Come è possibile avere alta tensione e bassa corrente? Sembra contraddire la relazione tra corrente e tensione in E = IR

Stai “confondendo” alta tensione “con” alta tensione persa “. La legge di Ohm regola la perdita di tensione attraverso una resistenza per una data corrente che la attraversa. Poiché la corrente è bassa, la perdita di tensione è corrispondentemente bassa.

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• E da ” perdita di tensione “, intendi ” tensione attraverso il componente “.
• Bene, se quella ‘ fosse vera (cioè, ohm ‘ la legge che regola la perdita di tensione) , ha molto più senso per me ora. Tuttavia, questo crea unaltra domanda. Per quanto riguarda le regole del forum, dovrei formare una nuova domanda o semplicemente farla come parte di questo thread?
• Le nuove domande dovrebbero avere una nuova domanda aperta, ma se è correlata a unaltra domanda allora il collegamento a quella domanda correlata è accettabile.

Sei confuso riguardo al carico del consumatore e alla resistenza di i cavi.

Il punto è che la potenza è il prodotto di tensione e corrente. Per trasmettere la stessa potenza a un carico di unutenza, puoi aumentare la tensione e diminuire la corrente.

Se la luce nella tua casa ha bisogno di 100 W, diciamo 10 A a 10 V, questa può essere trasferita direttamente dalla centrale elettrica .

Supponiamo che il cavo tra la tua casa e limpianto abbia 10 Ohm. Se assumi 10 A dallimpianto, limpianto deve fornire 110 V: a 10 A, si verifica una caduta di tensione di 100 V sul cavo, più i 10 V di cui hai bisogno. Ciò significa che consumi 100 W mentre il cavo spreca 1000 W.

Ora, supponiamo che la tua casa riceva 1000 V.

Ovviamente , è necessario un trasformatore per convertire la tensione erogata nella tensione necessaria alla luce!

La corrente consumata dallimpianto è ora solo 0,1A.

La tensione la caduta sul cavo è ora di solo 1 V, il che significa una perdita di 0,1 W per alimentare la tua luce da 100 W. Questo è molto meglio.

Il punto è luso del trasformatore che permette di convertire tensioni e correnti mantenendo la potenza:

$$ U_1 \ cdot I_1 = U_2 \ cdot I_2 = const. $$

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• Credo di ‘ ho solo problemi a concettualizzare la tensione come energia potenziale.
• No, questo ‘ non è il punto (e nemmeno fisicamente corretto).In realtà è power = U*I, il fatto che correnti elevate in un cavo causano unelevata caduta di tensione / perdita di potenza e che sono necessari trasformatori.
• Penso che sia ‘ è colpa mia se mi hai frainteso. Non ‘ stavo cercando i vantaggi dellalta tensione e della bassa corrente per le linee elettriche. Lho già capito. Stavo cercando come sia possibile creare la pressione (tensione) senza far aumentare la velocità (corrente) degli elettroni (e quindi causare il surriscaldamento e la fusione dei fili). Se stai dicendo che pensare alla tensione come energia potenziale è sbagliato, ‘ stai andando contro una tradizione didattica di vasta portata (perché questa analogia è fatta molto), ma io ‘ Sono decisamente interessato a sapere perché dici che non è corretto.
• @MountainScott aumentando la resistenza (allestremità del cavo, non la resistenza del cavo stesso che sprecherebbe energia)

Una parola: Resistenza . Ricorda che la tensione viene calcolata moltiplicando la corrente per la resistenza. Puoi avere unelevata differenza di potenziale (che è la tensione) e una corrente bassa, semplicemente disponendo di unalta resistenza per bloccare quella corrente.

Pensaci come un tubo dellacqua acceso a tutto volume, con una pistola per tubi fissata allestremità. La pistola per tubi agisce come una resistenza variabile controllata dallutente, quindi anche se nel tubo è presente unelevata energia potenziale (lacqua che vuole scorrere), la resistenza è così grande che lacqua scorre poca o nulla. Mentre lutente preme il pulsante trigger, la resistenza si abbassa fino a quando lacqua scorre sempre di più.

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• Sembra che se i trasformatori creano più resistenza (o impedenza, suppongo) , che ciò causerebbe una diminuzione sia della tensione che della corrente (rendendo inutilizzabile luscita) … è che la corrente è già relativamente alta e ” alta tensione / bassa corrente ” anche la relazione nelle linee elettriche è relativa?

La tua confusione deriva dal fatto che “ti stai dimenticando della resistenza del ricevitore”. Fondamentalmente assomiglia a questo:

power plant -> wire -> receiver -> return wire -> power plant 

La tensione nel filo ( o centrale elettrica) è alta e le resistenze dei fili a sei bassa, quindi pensi che la corrente dovrebbe essere alta. Giusto, ma ora considera che il ricevitore ha una resistenza molto elevata. Questo è ciò che rende bassa la corrente in questo circuito.

Quindi hai alta tensione e bassa corrente a causa dellelevata resistenza del ricevitore tra i fili. È totalmente coerente con la legge di Ohm: \ $ I = U / R \ $ e R è molto grande, quindi io sono piccolo.

In questo scenario semplificato, se aumentiamo la tensione della centrale elettrica, dobbiamo anche aumentare la resistenza del ricevitore, se vogliamo mantenere costante la potenza del ricevitore.

In realtà i ricevitori corrono dietro trasformatori che convertono lalta tensione in bassa (costante ad es. 230 V in Europa). Quindi, nello scenario precedente, quando aumentiamo la tensione nella centrale elettrica, dobbiamo solo cambiare i trasformatori (la loro resistenza) – non è necessario cambiare la resistenza del ricevitore. Tutto questo è trasparente per lutente finale.

Questo spiega come sia possibile avere alta tensione e bassa corrente. E perché è meglio?

Ricorda la formula per potenza in relazione alla resistenza e alla corrente – è \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Se si dispone di un filo che ha una resistenza costante R, e quindi si abbassa la corrente 2 volte (aumentando la tensione 2 volte), la potenza persa in questo filo diminuisce di 4 volte. Ecco perché è bene avere un alto voltaggio.

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• Non un esperto, ma sembra che questa sia la risposta diretta alla domanda

Il sistema di distribuzione dellalimentazione utilizza trasformatori per aumentare o diminuire la tensione.

I trasformatori gestiscono la potenza (tensione moltiplicata per corrente). La potenza immessa in un trasformatore sarà uguale alla potenza prelevata dal trasformatore (trascurando piccole perdite) quindi possiamo calcolare la tensione e la corrente su ciascun lato del trasformatore utilizzando la formula

Vin x Iin = Vout x Iout

Usando questa formula, puoi vedere che se la tensione di ingresso è 10 volte la tensione di uscita, la corrente di ingresso deve essere 1/10 della corrente di uscita.

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• A rischio di aggiungere confusione, ‘ aggiungerò qualche informazione in più: Un trasformatore è anche un convertitore di impedenza. Limpedenza della sorgente o del carico sale o scende attraverso un trasformatore nella stessa direzione in cui la tensione sale o scende, ma il rapporto di impedenza è al quadrato mentre i rapporti di tensione e corrente sono ” “, rispetto al rapporto di virata.Collegalo alla legge di Ohm ‘ per vedere che compensa esattamente la variazione della tensione in una direzione e la variazione della corrente nella direzione opposta per mantenere la potenza uguale.
• Il risultato di tutto questo è che la tua casa, quando ” è stata vista ” dalle linee di distribuzione dellalta tensione attraverso un passaggio- trasformatore verso il basso, sembra avere unimpedenza molto più alta di quella in realtà, ed è ‘ questa impedenza più alta che va nella ‘ legge per la linea di distribuzione. Quindi, tensione più alta, corrente più bassa.

Bene, li chiamiamo “linee elettriche” per un ragione … quello che stiamo trasmettendo è POTERE. E poiché \ $ P = VI \ $, possiamo trasmettere la stessa quantità di potenza a \ $ 10.000 \ $ volt utilizzando una corrente di \ $ 0,1 \ $ ampere, oppure a \ $ 100 \ $ volt e \ $ 10 \ $ amp. ((\ $ 10.000 \ text {V} \ times 0.1 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $) è equivalente a (\ $ 100 \ text {V} \ times 10 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $)).

Quindi una centrale elettrica può trasmettere la stessa quantità di potenza (\ $ 1000 \ $ Watt in questo esempio) utilizzando \ $ 10.000 \ $ Volt e solo un decimo di Amp, o \ $ 100 \ $ Volt a \ $ 10 \ $ Amps. Cosa motiva la loro decisione, allora? I soldi. La relazione \ $ V = IR \ $ che hai menzionato determina la caduta di tensione sui cavi che trasmettono potenza. Naturalmente, questi cavi sono progettati con la minore resistenza possibile, ma tale resistenza non può essere eliminata. Ricorda che \ $ P = VI \ $, quindi un calo di tensione si traduce in un calo di potenza. Qualsiasi perdita di potenza lungo le linee di trasmissione è uno spreco e la compagnia elettrica perde denaro.

Si noti inoltre che quando combiniamo queste due equazioni, possiamo scrivere lequazione di potenza come \ $ P = I ^ 2R \ $. Ciò dimostra che la perdita di potenza è proporzionale al QUADRATO di corrente per una resistenza impostata. Quindi, se la compagnia elettrica può ridurre la corrente aumentando la tensione, il vantaggio di tale riduzione è al quadrato. In questo esempio, abbassando la corrente di un fattore di \ $ 100 \ $ (da \ $ 10 \ $ Amps a \ $ 0.1 \ $ Amps) si riduce la perdita di potenza di un fattore di \ $ 10.000 \ $.

Un modo per vederlo è chiedere cosa “cè dallaltra parte della linea elettrica: un cliente. Il cliente no” acquista corrente o tensione acquista potenza (watt). Quindi, se un fornitore di energia fornisce una determinata quantità di energia, può utilizzare fili più sottili aumentando la tensione e abbassando la corrente per una determinata quantità di potenza.

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• La domanda chiede come è ‘ possibile, non perché ‘ è fatto.

Dici, “cioè, un aumento di tensione rende un aumento di corrente se la resistenza rimane la stessa”. È corretto, tranne per il fatto che i circuiti a tensione più elevata utilizzano resistenze di carico più elevate per una data potenza.

ad esempio una lampadina da 120 W, 120 V assorbirebbe 1 A. (I = P / V = 120/120 = 1. ) La sua resistenza (a caldo) sarebbe di 120 Ω. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{simula questo circuito – Schema creato utilizzando CircuitLab}

Una lampadina da 120 W, 12 V assorbirebbe 10 A (I = P / V = 120/12 = 10). La sua resistenza (a caldo) sarebbe 1,2 Ω (R = V / I = 12/10 = 1,2). Si noti che abbassando la tensione di un fattore 10 è necessario che la corrente aumenti di un fattore 10 per dare lo stesso Nota anche che la resistenza è diminuita di 10² = 100!

Come ti ha detto il tuo istinto, se aumenti la tensione senza aumentare la resistenza, la corrente aumenterà.

Se P = IV significherebbe che se V aumenta dovrei diminuire. Ad esempio: se P = 12 an V = 3 allora dovrei essere 4. Ma se aumenti V – scendi I per esempio: se V diventasse 8, diventerei 1,5. Una corrente bassa è necessaria perché si perde meno energia. Immagina che gli elettroni allinterno del cavo fossero acquirenti e che il lenergia che trasportavano era denaro. Ora immagina che una fila di 100 acquirenti che corrono fuori da un edificio trasportino $ 15 ciascuno ma devono attraversare un vicolo (il vicolo è il cavo) e ogni volta che si sono incontrati hanno perso $ 1 (energia perso come energia termica). Ora immagina come sarebbe se ci fossero solo 10 persone che trasportano $ 150 e quanto meno perderebbero.

In risposta diretta al post originale, mi sembra che tutti voi abbiate complicato eccessivamente la risposta alla sua domanda è davvero. Sebbene le informazioni fornite siano ottime da includere, la domanda sembra senza risposta. E = IR La tua comprensione che un aumento della tensione dovrebbe comportare un aumento della corrente è corretta – sostituisci una batteria da 3v in un circuito semplice con una da 9v e hai anche saltato 3 volte la corrente.

Alta tensione / bassa corrente e viceversa è una TRASFORMAZIONE di ciò che è GIÀ lì – non stai sostituendo una batteria (o qualsiasi fonte di tensione) con unaltra. Un trasformatore funziona a causa della legge di watt: la potenza è costante (la resistenza è costante nella legge di ohm) e la potenza è corrente x tensione, o “P = EI”

Una variazione di tensione è inversa variazione di corrente e viceversa, in cui viene conservata la potenza.

Mi sembra che tu abbia concettualizzazione problemi, che affronterò nella mia risposta.

È vero che (1) E = IR è una formula universale. Tuttavia, devi capire che può anche essere espresso come (2) R = E / I e (3) I = E / R.

Usando il modulo (2), mostrerò la tua corrente comprensione della formula. Se aumentate la tensione di 10 volte (10E), per mantenere la stessa resistenza (invariata), anche la corrente dovrà aumentare di 10 volte R = E / I = 10E / 10I. Tuttavia, posso anche aumentare la tensione e mantenere la stessa corrente aumentando la resistenza 10 volte I = E / R = 10E / 10R. Quindi , con il modulo (3), sono in grado di dimostrare che è possibile aumentare la tensione (10E) senza dover aumentare la corrente (mantenere la corrente “bassa” (I)) .

Sembra che finora ci siano tre risposte generali a questa domanda. Per riassumere:

1. I trasformatori sono magici. Una volta introdotti i trasformatori, V = IR non si applica più quindi va bene avere alta tensione e bassa corrente perché il sistema non è più ohmico. Il sistema, tuttavia, obbedisce allequazione del trasformatore,

$$ V_1 \ times I_1 = V_2 \ times I_2 = \ text {constant} $$

2. Il sistema di centrale elettrica – linea elettrica – ricevitore può essere modellato essenzialmente come un singolo circuito di resistenza (dove centrale elettrica = batteria, linee di alimentazione = fili e ricevitore = singolo resistore). Quindi è la resistenza del ricevitore che conta, e poiché quella resistenza tende ad essere alta lintero sistema obbedisce alla legge di Ohm: alta tensione e alta resistenza producono bassa corrente

3. Qui è al lavoro un fondamentale fraintendimento della legge di Ohm. La legge V in Ohm non è il valore della tensione nel sistema, è la caduta di tensione attraverso un particolare resistore o elemento del circuito. Un modo meno sciatto di scrivere la legge di Ohm potrebbe essere \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $. Quindi le linee elettriche obbediscono alla legge di Ohm, e la confusione deriva dal fatto che “siamo sciatti nella nostra lingua. Quindi, una linea elettrica ad alta tensione potrebbe avere una tensione di 110kV allinizio (rispetto alla massa) e 110kV – 2V alla fine, dando una caduta di tensione di \ $ \ bigtriangleup V = 2V \ $ sulla lunghezza della linea di alimentazione. La linea di alimentazione ha una resistività piuttosto bassa, quindi la resistenza totale è bassa, quindi una bassa caduta di tensione e una bassa resistenza producono una bassa corrente, in conformità con la legge di Ohm. In questo modo, è assolutamente corretto avere valori di alta tensione e bassa corrente nelle linee elettriche.

Di queste tre spiegazioni, sono propenso a credere alla terza . La prima è solo una riaffermazione dellequazione e non ci fornisce ulteriori informazioni sul meccanismo fisico o sulla logica della situazione. Il secondo è possibile, ma sembra che sarebbe eccessivamente complicato dal fatto che in realtà ci sono molti ricevitori che disegnano su linee elettriche, quindi dovrebbe davvero essere modellato come un circuito molto più complesso. La terza ci permette di mantenere intatta la legge di Ohm e allo stesso tempo confrontarla con le altre equazioni rilevanti.

Detto questo, questo è un modello semplificato di ciò che sta succedendo ignorando gli effetti più complicati a causa ad AC invece che a DC.

Puoi anche avere alta tensione e corrente 0, se scolleghi semplicemente il circuito.