Hoe is het mogelijk om hoge spanning en lage stroom te hebben? Het lijkt in tegenspraak met de relatie tussen stroom en spanning in E = IR

Je “verwart” hoogspanning “met” hoogspanningsverlies “. De wet van Ohm regelt het verlies van spanning over een weerstand voor een gegeven stroom die er doorheen gaat. Aangezien de stroom laag is, is het verlies spanningsverlies dienovereenkomstig laag.

Opmerkingen

• En door ” spanningsverlies “, je bedoelt ” spanning over de component “.
• Nou, als die ‘ waar is (dwz ohm ‘ s wet betreffende spanningsverlies) , ik vind het nu veel logischer. Dat roept echter een andere vraag op. Wat betreft forumregels, moet ik een nieuwe vraag stellen of deze gewoon stellen als onderdeel van deze thread?
• Nieuwe vragen zouden een nieuwe vraag moeten openen, maar als deze gerelateerd is aan een andere vraag, linken naar die gerelateerde vraag is acceptabel.

Je bent in de war over de consumentenbelasting en de weerstand van de kabels.

Het punt is dat vermogen het product is van spanning en stroom. Om hetzelfde vermogen naar een verbruikersbelasting te sturen, kunt u de spanning verhogen en de stroom verlagen.

Als het licht in uw huis 100W nodig heeft, zeg 10A bij 10V, kan dit rechtstreeks van de energiecentrale worden overgedragen .

Laten we zeggen dat de kabel tussen je huis en de plant 10 Ohm heeft. Als je 10A van de plant afzinkt, moet de plant 110V leveren: Bij 10A treedt een spanningsval van 100V op op de kabel, plus de 10V die je nodig hebt. Dit betekent dat je 100W verbruikt terwijl de kabel 1000W verspilt.

Laten we nu zeggen dat je huis 1000V ontvangt.

Natuurlijk heb je een transformator nodig om de geleverde spanning om te zetten naar de spanning die nodig is voor het licht!

De stroom die door de plant wordt verbruikt is nu slechts 0,1A.

De spanning druppel op de kabel is nu slechts 1V, wat 0,1W verlies betekent om uw 100W-lamp van stroom te voorzien. Dit is veel beter.

Het punt is het gebruik van de transformator die het mogelijk maakt spanningen en stromen om te zetten met behoud van het vermogen:

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

Reacties

• Ik denk dat ik ‘ m gewoon problemen heb met het conceptualiseren van spanning als potentiële energie.
• Nee, dat ‘ is niet het punt (en zelfs fysiek niet correct).Het is echt power = U*I, het feit dat hoge stromen in een kabel een hoog spanningsverlies / vermogensverlies veroorzaken en dat je transformatoren nodig hebt.
• Ik denk dat het ‘ Het is mijn schuld dat je me verkeerd begrijpt. Ik was niet ‘ op zoek naar de voordelen van hoogspanning en lage stroomsterkte voor hoogspanningsleidingen. Ik heb dat al begrepen. Ik was op zoek naar hoe het mogelijk is om de druk (spanning) te creëren zonder dat elektronen in snelheid (stroom) toenemen (waardoor de draden oververhit raken en smelten). Als je zegt dat het verkeerd is om te denken over spanning als potentiële energie, ga je ‘ in tegen een verreikende didactische traditie (omdat deze analogie veel wordt gemaakt), maar ik ‘ m zeker benieuwd waarom je zegt dat het niet juist is.
• @MountainScott door de weerstand te verhogen (aan het uiteinde van de kabel, niet de weerstand van de kabel zelf, wat gewoon stroom zou verspillen)

Eén woord: Weerstand . Bedenk dat spanning wordt berekend door de stroom te vermenigvuldigen met de weerstand. U kunt een groot potentiaalverschil hebben (dat is wat spanning is) en een lage stroom , simpelweg door een hoge weerstand te hebben om die stroom te blokkeren.

Denk eraan als een waterslang die op volle kracht is ingeschakeld, met een slangpistool aan het uiteinde. Het slangpistool werkt als een variërende weerstand die wordt bestuurd door de gebruiker, dus hoewel er een hoge potentiële energie in de slang zit (het water wil stromen), is de weerstand zo groot dat er weinig tot geen water stroomt. Terwijl de gebruiker op de slang drukt trigger, de weerstand zakt totdat het water meer en meer stroomt.

Reacties

• Het lijkt erop dat als transformatoren meer weerstand creëren (of impedantie, denk ik) , dat dat een afname van zowel spanning als stroom zou veroorzaken (waardoor de uitgang onbruikbaar wordt) … is het dat de stroom al relatief hoog is en de ” hoge spanning / lage stroom ” relatie in hoogspanningsleidingen is ook allemaal relatief?

Je verwarring komt voort uit het feit dat je de weerstand van de ontvanger vergeet. In wezen ziet het er als volgt uit:

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

De spanning in de draad ( of energiecentrale) is hoog en de weerstanden van de draden a re laag, dus je denkt dat de stroom hoog moet zijn. Klopt, maar bedenk nu dat de ontvanger een zeer hoge weerstand heeft. Dit is wat de stroom in dit circuit laag maakt.

Je hebt dus hoge spanning en lage stroom vanwege de hoge weerstand van de ontvanger tussen de draden. Het is volledig in overeenstemming met de wet van Ohm: \ $ I = U / R \ $ en R is erg groot, dus ik ben klein.

Als we in dit vereenvoudigde scenario de spanning van de energiecentrale verhogen, moeten we ook de weerstand van de ontvanger verhogen, willen we het vermogen van de ontvanger constant houden.

In werkelijkheid lopen ontvangers achter transformatoren die hoogspanning omzetten naar laag (constant bijv. 230V in Europa). Dus in het bovenstaande scenario, wanneer we de spanning in de energiecentrale verhogen, hoeven we alleen de transformatoren (hun weerstand) te veranderen – het is niet nodig om verander de weerstand van de ontvanger. Dit alles is transparant voor de eindgebruiker.

Dit legt uit hoe het mogelijk is om een hoge spanning en een lage stroomsterkte te hebben. En waarom is het beter?

Onthoud de formule voor vermogen in relatie tot weerstand en stroom – het is “s \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Als je een draad hebt met een constante weerstand R, en je verlaagt de stroom 2 keer (door de spanning 2 keer te verhogen), dan neemt het vermogen dat verloren gaat in deze draad 4 keer af. Daarom is het goed om een hoge spanning te hebben.

Opmerkingen

• Geen expert, maar het voelt alsof dit het directe antwoord is op de vraag

Het stroomverdeelsysteem gebruikt transformatoren om de spanning te verhogen of verlagen.

Transformatoren kunnen vermogen verwerken (spanning maal stroom). Het vermogen dat aan een transformator wordt toegevoerd, is gelijk aan het vermogen dat van de transformator wordt afgenomen (waarbij kleine verliezen worden verwaarloosd), zodat we de spanning en stroom aan elke kant van de transformator kunnen berekenen met behulp van de formule

Vin x Iin = Vout x Iout

Met deze formule kun je zien dat als de ingangsspanning 10 keer de uitgangsspanning is, de ingangsstroom 1/10 van de uitgangsstroom moet zijn.

Opmerkingen

• Met het risico dat er verwarring ontstaat, zal ik ‘ wat meer informatie toevoegen: een transformator is ook een impedantie-omzetter. De impedantie van de bron of belasting gaat omhoog of omlaag over een transformator in dezelfde richting als de spanning omhoog of omlaag gaat, maar de impedantieverhouding is in het kwadraat, terwijl de spanning en stroomverhoudingen ” zijn straight “, vergeleken met de bochtenverhouding.Sluit dit aan op de wet van Ohm ‘ s wet om te zien dat het precies compenseert voor de spanning die in de ene richting verandert en de stroom die in de tegenovergestelde richting verandert om het vermogen gelijk te houden.
• Het resultaat van dit alles is dat uw huis, wanneer ” ” door de hoogspanningsdistributielijnen door een stap- omlaag transformator, lijkt een veel hogere impedantie te hebben dan hij in werkelijkheid heeft, en ‘ s deze hogere impedantie gaat naar Ohm ‘ s wet voor de distributielijn. Dus hogere spanning, lagere stroom.

Welnu, we noemen ze “power lines” voor een reden … wat we uitzenden is KRACHT. En aangezien \ $ P = VI \ $, kunnen we dezelfde hoeveelheid stroom verzenden met \ $ 10.000 \ $ volt met een stroomsterkte van \ $ 0,1 \ $ ampère, of op \ $ 100 \ $ volt en \ $ 10 \ $ ampère. ((\ $ 10.000 \ text {V} \ times 0.1 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $) is gelijk aan (\ $ 100 \ text {V} \ times 10 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $)).

Dus een energiecentrale kan dezelfde hoeveelheid stroom (\ $ 1000 \ $ Watt in dit voorbeeld) uitzenden met \ $ 10.000 \ $ volt en slechts een tiende van een ampère, of \ $ 100 \ $ volt bij \ $ 10 \ $ ampère. Wat motiveert hun beslissing dan? Geld. De \ $ V = IR \ $ -relatie die u noemde, bepaalt de spanningsval over de kabels die stroom verzenden. Die kabels zijn uiteraard ontworpen met zo laag mogelijke weerstand, maar die weerstand is niet weg te nemen. Bedenk dat \ $ P = VI \ $, dus een daling van de spanning resulteert in een daling van het vermogen. Elk verlies van vermogen langs de transmissielijnen is verspilling en het energiebedrijf verliest geld.

Merk ook op dat wanneer we deze twee vergelijkingen combineren, we de vermogensvergelijking kunnen schrijven als \ $ P = I ^ 2R \ $. Dit illustreert dat vermogensverlies evenredig is met het VIERKANT van stroom voor een ingestelde weerstand. Dus als het energiebedrijf de stroom kan verminderen door de spanning te verhogen, is het voordeel van die vermindering vierkant. In dit voorbeeld vermindert het verlagen van de stroom met een factor \ $ 100 \ $ (van \ $ 10 \ $ Ampère tot \ $ 0,1 \ $ Ampère) het vermogensverlies met een factor \ $ 10.000 \ $.

Een manier om ernaar te kijken is door te vragen wat er aan de andere kant van de elektriciteitslijn is: een klant. De klant doet het niet koop stroom of spanning hij / zij koopt vermogen (watt). Dus als een stroomleverancier een bepaalde hoeveelheid stroom levert, kunnen ze dunnere draden gebruiken door de spanning te verhogen en de stroom te verlagen voor een bepaalde hoeveelheid stroom.

Opmerkingen

• De vraag is hoe het ‘ mogelijk is, niet waarom het ‘ is gedaan.

U zegt, “dat wil zeggen, een toename van de spanning leidt tot een toename van de stroom als de weerstand hetzelfde blijft”. Dat is correct, behalve dat circuits met een hogere spanning hogere belastingsweerstanden gebruiken voor een bepaald vermogen.

bv. 120 W, 120 V lamp zou 1 A trekken (I = P / V = 120/120 = 1. ) De weerstand (wanneer heet) zou 120Ω zijn. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{simuleer dit circuit – Schema gemaakt met CircuitLab}

Een lamp van 120 W, 12 V zou 10 A trekken (I = P / V = 120/12 = 10). De weerstand (wanneer heet) zou 1,2 Ω zijn (R = V / I = 12/10 = 1,2). Merk op dat als je de spanning met een factor 10 laat zakken, de stroom met een factor 10 moet toenemen om hetzelfde te krijgen vermogen. Merk ook op dat de weerstand met 10² = 100 is afgenomen!

Zoals je gevoel je vertelde, als je de spanning verhoogt zonder de weerstand te verhogen, zal de stroom toenemen.

Als P = IV zou dat betekenen dat als V toeneemt, ik zou moeten verlagen. Bijvoorbeeld: als P = 12 en V = 3, dan zou ik be 4. Maar als je V opstapt – je stapt I bijvoorbeeld af: als V 8 werd, dan zou ik 1,5 worden. Een lage stroom is nodig omdat er minder energie verloren gaat. Stel je voor dat de elektronen in de kabel kopers waren en dat de energie die ze bij zich hadden, was geld. Stel je nu voor dat een rij van 100 klanten die een gebouw uit rennen elk $ 15 dragen, maar die allemaal door een steegje moeten gaan (het steegje is de kabel) en elke keer dat ze elkaar tegenkwamen, verloren ze $ 1 (energie verloren als warmte-energie). Stel je nu voor hoe het zou zijn als er maar 10 mensen waren die $ 150 bij zich hadden en hoeveel minder ze zouden verliezen.

Als directe reactie op het oorspronkelijke bericht lijkt het mij dat jullie allemaal te ingewikkeld hebben gemaakt wat het antwoord op zijn vraag is echt. Hoewel de door u verstrekte informatie geweldig is om op te nemen, lijkt de vraag onbeantwoord. E = IR. Je begrijpt dat een toename van de spanning moet resulteren in een toename van de stroom is correct – verwissel een 3V-batterij in een eenvoudig circuit voor een 9V en je hebt ook 3x stroom gesprongen.

Hoge spanning / lage stroom en vice versa is een TRANSFORMATIE van wat er REEDS is – je verwisselt geen batterij (of een andere spanningsbron) met een andere. Een transformator werkt volgens de wet van watt: vermogen is constant (weerstand is constant in de wet van ohm) en vermogen is stroom x spanning, of “P = EI”.

Een verandering in spanning is omgekeerd verandering in stroom, en vice versa, waar stroom wordt behouden.

Het lijkt mij dat u beeldvorming problemen, die ik in mijn antwoord zal behandelen.

Het is waar dat (1) E = IR een universele formule is. U moet echter begrijpen dat het ook kan worden uitgedrukt als (2) R = E / I en (3) I = E / R.

Met behulp van formulier (2) zal ik uw huidige begrip van de formule. Als je de spanning 10 keer groter maakt (10E), om de weerstand gelijk te houden (ongewijzigd), zal de stroom ook 10 keer R = E / I = 10E / 10I moeten toenemen. Ik kan echter ook de spanning verhogen en de stroom hetzelfde houden door de weerstand 10 keer I = E / R = 10E / 10R te verhogen. Dus , met formulier (3), kan ik aantonen dat het is mogelijk om de spanning (10E) te verhogen zonder de stroom te verhogen (handhaaf de stroom “laag” (I)) .

Het klinkt alsof er tot nu toe drie algemene antwoorden op deze vraag zijn. Samenvattend:

1. Transformatoren zijn magisch. Zodra je transformatoren introduceert, is V = IR niet langer van toepassing, dus het is prima om hoge spanning en lage stroom te hebben omdat het systeem niet langer ohms is. Het systeem voldoet echter wel aan de transformatorvergelijking,

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

2. Het energiecentrale – voedingslijn – ontvangersysteem kan in wezen worden gemodelleerd als een circuit met één weerstand (waarbij energiecentrale = batterij, voedingslijnen = draden en ontvanger = enkele weerstand). Het is dus de weerstand van de ontvanger die er toe doet, en omdat die weerstand meestal hoog is, is het hele systeem voldoet aan de wet van Ohm: hoge spanning en hoge weerstand leveren lage stroom op

3. Er is hier een fundamentele verkeerde interpretatie van de wet van Ohm. De wet van V in Ohm is niet de waarde van de spanning in het systeem, het is de spanningsval over een bepaalde weerstand of circuitelement. Een minder slordige manier om de wet van Ohm te schrijven zou \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $ kunnen zijn. Dus hoogspanningskabels gehoorzamen de wet van Ohm, en de verwarring komt voort uit het feit dat we slordig zijn in onze taal. een hoogspanningslijn heeft mogelijk een spanning van 110 kV aan het begin (ten opzichte van aarde) en 110 kV – 2 V aan het einde, wat een spanningsval geeft van \ $ \ bigtriangleup V = 2V \ $ over de lengte van de voedingslijn. De voedingslijn heeft een vrij lage soortelijke weerstand, dus de totale weerstand is laag, en dus leveren lage spanningsval en lage weerstand een lage stroom op, in overeenstemming met de wet van Ohm. Op deze manier is het prima om hoge spanningswaarden en een lage stroom in hoogspanningsleidingen te hebben.

Van deze drie verklaringen ben ik geneigd de derde te geloven . De eerste is slechts een herformulering van de vergelijking en geeft ons geen extra informatie over het fysieke mechanisme of de logica van de situatie. De tweede is mogelijk, maar het lijkt erop dat het overdreven gecompliceerd zou zijn door het feit dat er eigenlijk veel ontvangers zijn die op hoogspanningslijnen werken, dus het moet echt worden gemodelleerd als een veel complexer circuit. De derde stelt ons in staat om de wet van Ohm intact te houden terwijl we deze ook kwadrateren met de andere relevante vergelijkingen.

Dat gezegd hebbende, dit is een vereenvoudigd model van wat er gaande is en meer gecompliceerde effecten negeren vanwege naar wisselstroom in plaats van gelijkstroom.

U kunt ook hoogspanning en stroom 0 hebben als u gewoon de stroomkring loskoppelt.