Jak to możliwe, że masz wysokie napięcie i niski prąd? Wydaje się, że jest to sprzeczne ze związkiem między prądem a napięciem w E = IR

Mylisz „wysokie napięcie” z „wysoką utratą napięcia”. Prawo Ohma rządzi stratą napięcia na rezystancji dla danego prądu przepływającego przez nią. Ponieważ prąd jest niski, strata napięcia jest odpowiednio mała.

Komentarze

• A przez ” utrata napięcia „, masz na myśli ” napięcie na elemencie „.
• Cóż, jeśli to ' jest prawdą (tj. om ' prawo regulujące utratę napięcia) , teraz ma to dla mnie dużo więcej sensu. Jednak to rodzi kolejne pytanie. Jeśli chodzi o zasady forum, czy mam utworzyć nowe pytanie, czy po prostu zadać je w ramach tego wątku?
• Nowe pytania powinny mieć otwarte nowe pytanie, ale jeśli jest związane z innym pytaniem, to linkowanie do tego pokrewnego pytania jest dopuszczalne.

Nie wiesz, jakie jest obciążenie konsumentów i odporność kable.

Chodzi o to, że moc jest iloczynem napięcia i prądu. Aby przesłać tę samą moc do odbiornika, możesz zwiększyć napięcie i zmniejszyć prąd.

Jeśli światło w twoim domu potrzebuje 100 W, powiedzmy 10 A przy 10 V, można to przenieść bezpośrednio z elektrowni .

Powiedzmy, że kabel łączący Twój dom z instalacją ma 10 Ohm. Jeśli z instalacji spadnie 10 A, instalacja musi zapewnić 110 V: Przy 10 A, spadek napięcia o 100 V występuje na plus 10 V. Oznacza to, że zużywasz 100 W, podczas gdy kabel marnuje 1000 W.

Powiedzmy, że Twój dom otrzymuje 1000V.

Oczywiście , potrzebujesz transformatora, aby zamienić dostarczane napięcie na napięcie wymagane przez światło!

Prąd pobierany z instalacji wynosi teraz tylko 0,1A.

Napięcie upuszczenie na kabel wynosi teraz tylko 1 V, co oznacza utratę 0,1 W do zasilania światła 100 W. To jest dużo lepsze.

Chodzi o zastosowanie transformatora, który pozwala na konwersję napięć i prądów przy zachowaniu mocy:

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

Komentarze

• Myślę, że ' mam problem z konceptualizacją napięcia jako energia potencjalna.
• Nie, to ' nie o to chodzi (a nawet fizycznie nie jest poprawne).To naprawdę power = U*I, fakt, że wysokie prądy w kablu powodują duży spadek napięcia / utratę mocy i że potrzebujesz transformatorów.
• Myślę, że to ' to moja wina, że źle mnie zrozumiałeś. Nie ' nie szukałem zalet wysokiego napięcia i niskiego prądu dla linii energetycznych. Już to zrozumiałem. Szukałem, jak można wytworzyć ciśnienie (napięcie) bez powodowania wzrostu prędkości (prądu) elektronów (a tym samym przegrzewania i topienia przewodów). Jeśli mówisz, że myślenie o napięciu jako energii potencjalnej jest błędne, ' sprzeciwiasz się daleko idącej tradycji dydaktycznej (ponieważ ta analogia jest bardzo często stosowana), ale ' jestem zdecydowanie zainteresowany tym, dlaczego mówisz, że to nie jest poprawne.
• @MountainScott zwiększając opór (na końcu kabla, a nie opór kabla co tylko marnuje energię)

Jedno słowo: Opór . Przypomnijmy, że napięcie jest obliczane przez pomnożenie prądu przez rezystancję. Możesz mieć dużą różnicę potencjałów (czyli to, czym jest napięcie) i niski prąd , po prostu mając wysoką rezystancję na miejscu, aby zablokować ten prąd.

Pomyśl o tym jak wąż wodny włączony pełnym strumieniem, z pistoletem na wąż przymocowanym do końca. Pistolet wężowy działa jak zmienny rezystor kontrolowany przez użytkownika, więc nawet jeśli w wężu jest duża energia potencjalna (woda chce płynąć), opór jest tak duży, że woda nie przepływa lub nie przepływa. wyzwalacz, opór spada, aż woda płynie coraz bardziej.

Komentarze

• Po prostu wydaje się, że jeśli transformatory tworzą większy opór (lub, jak sądzę, impedancja) , że spowodowałoby to zmniejszenie zarówno napięcia ORAZ natężenia prądu (czyniąc wyjście bezużytecznym) … czy to dlatego, że prąd jest już stosunkowo wysoki i ” wysokie napięcie / niski prąd ” związek w liniach energetycznych również jest względny?

Twoje zamieszanie wynika z faktu, że „zapominasz o rezystancji odbiornika”. Zasadniczo wygląda to tak:

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

Napięcie w przewodzie ( lub elektrownia) jest wysoka, a rezystancje przewodów a są niskie, więc myślisz, że prąd powinien być wysoki. Dobrze, ale teraz zastanów się, że odbiornik ma bardzo dużą rezystancję. To właśnie powoduje, że prąd w tym obwodzie jest niski.

Więc masz wysokie napięcie i niski prąd z powodu dużej rezystancji odbiornika między przewodami. Jest to całkowicie zgodne z prawem Ohma: \ $ I = U / R \ $ i R jest bardzo duże, więc jestem mały.

W tym uproszczonym scenariuszu, jeśli zwiększymy napięcie w elektrowni, musimy również zwiększyć rezystancję odbiornika, jeśli chcemy utrzymać stałą moc odbiornika.

W rzeczywistości odbiorniki biegną za transformatorami, które zamieniają wysokie napięcie na niskie (stałe np. 230V w Europie), więc w powyższym scenariuszu, gdy zwiększamy napięcie w elektrowni, wystarczy zmienić transformatory (ich rezystancję) – nie ma potrzeby zmienić opór odbiornika. Wszystko to jest przejrzyste dla użytkownika końcowego.

To wyjaśnia, w jaki sposób możliwe jest posiadanie wysokiego napięcia i niskiego prądu. Dlaczego jest to lepsze?

Zapamiętaj wzór na moc w stosunku do rezystancji i prądu – to „s \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Jeśli masz drut, który ma pewną stałą rezystancję R, a następnie obniżysz prąd 2 razy (zwiększając napięcie 2 razy), moc tracona w tym przewodzie zmniejszy się 4 razy. Dlatego dobrze jest mieć wysokie napięcie.

Komentarze

• Nie jestem ekspertem, ale wydaje się, że to bezpośrednia odpowiedź na pytanie

System dystrybucji energii wykorzystuje transformatory do zwiększania lub zmniejszania napięcia.

Transformatory obsługują moc (napięcie razy prąd). Moc podawana do transformatora będzie równa mocy pobieranej z transformatora (pomijając małe straty), więc możemy obliczyć napięcie i prąd po każdej stronie transformatora, korzystając ze wzoru

Vin x Iin = Vout x Iout

Korzystając z tego wzoru, możesz zobaczyć, że jeśli napięcie wejściowe jest 10 razy większe od napięcia wyjściowego, prąd wejściowy musi wynosić 1/10 prądu wyjściowego.

Komentarze

• Ryzykując pomyłkę, ' dodam więcej informacji: Transformator jest również konwerterem impedancji. Impedancja źródła lub obciążenia rośnie lub maleje w transformatorze w tym samym kierunku, w którym rośnie lub maleje napięcie, ale współczynnik impedancji jest podnoszony do kwadratu, a współczynniki napięcia i prądu wynoszą ” prosto „, w porównaniu ze stosunkiem zwojów.Podłącz to do prawa Ohma ', aby zobaczyć, że dokładnie rekompensuje to napięcie zmieniające się w jednym kierunku i prąd zmieniający się w przeciwnym kierunku, aby utrzymać równą moc.
• Rezultatem tego wszystkiego jest to, że Twój dom, gdy ” widziany ” przez linie dystrybucji wysokiego napięcia poprzez transformator dolny wydaje się mieć znacznie wyższą impedancję niż w rzeczywistości, i ' s ta wyższa impedancja, która przechodzi w Ohm ' s dla linii dystrybucyjnej. Zatem wyższe napięcie, niższy prąd.

Cóż, nazywamy je „liniami energetycznymi” dla powód … to, co przekazujemy, to MOC. A ponieważ \ $ P = VI \ $, możemy przesłać tę samą moc przy \ $ 10 000 \ $ V przy użyciu prądu \ $ 0,1 \ $ ampera lub przy \ 100 \ $ \ $ woltach i \ $ 10 \ $ amperach. ((\ 10 000 $ \ text {V} \ times 0,1 \ text {A} = 1000 \ text {Watów} \ $) jest równoważne z (\ 100 $ \ text {V} \ times 10 \ text {A} = 1000 \ text {Waty} \ $)).

Tak więc elektrownia może przesyłać taką samą ilość energii (\ $ 1000 \ $ W w tym przykładzie), używając \ $ 10 000 \ $ V i zaledwie jednej dziesiątej Ampera, lub \ $ 100 \ $ V przy \ $ 10 \ $ Amperach. Co zatem motywuje ich decyzję? Pieniądze. Wspomniana relacja \ $ V = IR \ $ określa spadek napięcia na kablach przesyłających moc. Oczywiście kable te są projektowane z możliwie niską rezystancją, ale tego oporu nie da się wyeliminować. Przypomnijmy, że \ $ P = VI \ $, więc spadek napięcia powoduje spadek mocy. Jakakolwiek utrata mocy na liniach przesyłowych jest marnotrawstwem, a firma energetyczna traci pieniądze.

Zauważ też, że kiedy połączymy te dwa równania, możemy zapisać równanie mocy jako \ $ P = I ^ 2R \ $. Pokazuje to, że utrata mocy jest proporcjonalna do KWADRATU prądu dla ustawionej rezystancji. Więc jeśli firma energetyczna może zmniejszyć prąd poprzez podniesienie napięcia, korzyść z tego zmniejszenia jest podniesiona do kwadratu. W tym przykładzie obniżenie prądu o współczynnik \ $ 100 \ $ (z \ $ 10 \ $ Amperów do \ $ 0,1 \ $ Amperów) zmniejsza utratę mocy o współczynnik \ $ 10.000 \ $.

Jednym ze sposobów spojrzenia na to jest pytanie, co znajduje się na drugim końcu linii energetycznej: klient. Klient nie kup prąd lub napięcie kupuje moc (waty). Tak więc, jeśli dostawca energii dostarcza określoną ilość energii, może użyć cieńszych przewodów, podnosząc napięcie i obniżając prąd dla danej mocy.

Komentarze

• Pytanie dotyczy tego, jak to ' jest możliwe, a nie dlaczego ' skończone.

Mówisz, „to znaczy wzrost napięcia powoduje wzrost prądu, jeśli rezystancja pozostaje taka sama”. To jest poprawne, z wyjątkiem tego, że obwody wyższego napięcia używają wyższych rezystancji obciążenia dla danej mocy.

np. 120 W, żarówka 120 V pobiera 1 A. (I = P / V = 120/120 = 1. ) Jego rezystancja (gdy jest gorąca) wynosiłaby 120 Ω. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{symuluj ten obwód – Schemat utworzony za pomocą CircuitLab}

Żarówka 120 W, 12 V pobiera 10 A (I = P / V = 120/12 = 10). Jego rezystancja (gdy jest gorąca) wyniosłaby 1,2 Ω (R = V / I = 12/10 = 1,2). Należy zauważyć, że 10-krotne obniżenie napięcia wymaga 10-krotnego zwiększenia prądu, aby uzyskać taką samą Zwróć również uwagę, że opór spadł o 10² = 100!

Jak podpowiadało Ci jelito, jeśli zwiększysz napięcie bez zwiększania rezystancji, prąd wzrośnie.

Jeśli P = IV oznaczałoby to, że jeśli V wzrośnie, musiałbym zmniejszyć. Na przykład: jeśli P = 12 i V = 3, to musiałbym be 4. Ale jeśli zwiększysz V – zejdziesz na dół I na przykład: jeśli V stanie się 8, to będę 1,5. Niski prąd jest konieczny, ponieważ traci się mniej energii. Wyobraź sobie, że elektrony w kablu były kupującymi i że energia, którą nosili, była pieniędzmi. Teraz wyobraź sobie linię 100 kupujących wybiegających z budynku, z których każdy ma 15 dolarów, ale wszyscy muszą przejść przez alejkę (alejka jest kablem) i za każdym razem, gdy wpadają na siebie, tracą 1 dolara (energia utracone jako energia cieplna). Teraz wyobraź sobie, jak by to było, gdyby było tylko 10 osób posiadających 150 dolarów i o ile mniej by stracili.

W bezpośredniej odpowiedzi na pierwotny post wydaje mi się, że wszyscy z Was przesadnie skomplikowali odpowiedź na jego pytanie naprawdę jest. Chociaż podane przez Ciebie informacje są świetne do uwzględnienia, pytanie wydaje się bez odpowiedzi. E = IR Twoje zrozumienie, że wzrost napięcia powinien skutkować wzrostem prądu jest prawidłowe – zamień baterię 3 V w prostym obwodzie na 9 V, a także przeskoczyłeś 3-krotnie prąd.

Wysokie napięcie / niski prąd i na odwrót jest PRZEKSZTAŁCENIEM tego, co JUŻ tam jest – nie wymieniasz baterii (ani żadnego źródła napięcia) na inną. Transformator działa zgodnie z prawem Wata: moc jest stała (rezystancja jest stała w prawie omowym), a moc to prąd x napięcie lub „P = EI”

Zmiana napięcia jest odwrotnością zmiana prądu i odwrotnie, gdzie moc jest zachowana.

Wydaje mi się, że masz konceptualizację problemy, którymi zajmę się w mojej odpowiedzi.

Prawdą jest, że (1) E = IR jest formułą uniwersalną. Musisz jednak zrozumieć, że można to również wyrazić jako (2) R = E / I i (3) I = E / R.

Korzystając z formularza (2), pokażę twoje aktualne zrozumienie formuły. Jeśli zwiększysz napięcie 10 razy (10E), aby zachować tę samą rezystancję (niezmienioną), prąd również będzie musiał wzrosnąć 10 razy R = E / I = 10E / 10I. Jednak mogę również zwiększyć napięcie i utrzymać ten sam prąd, zwiększając rezystancję 10 razy I = E / R = 10E / 10R. Tak więc za pomocą formularza (3) mogę pokazać, że możliwe jest zwiększenie napięcia (10E) bez konieczności zwiększania prądu (utrzymanie prądu „low” (I)) .

Wygląda na to, że jak dotąd istnieją trzy ogólne odpowiedzi na to pytanie. Podsumowując:

1. Transformatory to magia. Po wprowadzeniu transformatorów V = IR nie ma już zastosowania, więc dobrze jest mieć wysokie napięcie i niski prąd, ponieważ system nie jest już omowy. System spełnia jednak równanie transformatora,

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

2. System elektrowni – linii energetycznej – odbiornika może być zamodelowany jako pojedynczy obwód rezystora (gdzie elektrownia = bateria, linie energetyczne = przewody, a odbiornik = pojedynczy rezystor). Dlatego liczy się „rezystancja odbiornika”, a ponieważ ta rezystancja jest zwykle wysoka, cały system przestrzega prawa Ohma: wysokie napięcie i wysoka rezystancja dają niski prąd

3. W tym miejscu działa fundamentalna błędna interpretacja prawa Ohma. Prawo V w omach nie jest wartością napięcia w systemie, jest to spadek napięcia na określonym rezystorze lub elemencie obwodu. Mniej niechlujnym sposobem zapisania prawa Ohma może być \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $. Dlatego linie energetyczne są zgodne z prawem Ohma, a zamieszanie wynika z faktu, że jesteśmy niechlujni w naszym języku. linia wysokiego napięcia może mieć napięcie 110 kV na początku (względem ziemi) i 110 kV – 2 V na końcu, co daje spadek napięcia o \ $ \ bigtriangleup V = 2V \ $ na całej długości linii. Linia elektroenergetyczna ma dość niską rezystywność, więc całkowita rezystancja jest niska, a więc mały spadek napięcia i mała rezystancja dają niski prąd, zgodnie z prawem Ohma. W ten sposób w porządku jest mieć wysokie wartości napięcia i niski prąd w liniach energetycznych.

Z tych trzech wyjaśnień jestem skłonny uwierzyć, że trzecie . Pierwsza jest tylko powtórzeniem równania i nie daje nam żadnych dodatkowych informacji o mechanizmie fizycznym ani logice sytuacji. Drugi jest możliwy, ale wydaje się, że byłby zbyt skomplikowany przez fakt, że w rzeczywistości jest wiele odbiorników korzystających z linii energetycznych, więc powinien być modelowany jako znacznie bardziej złożony obwód. Trzeci pozwala nam zachować prawo Ohma w nienaruszonym stanie, jednocześnie równając je z innymi istotnymi równaniami.

W sumie jest to uproszczony model tego, co się dzieje, ignorując bardziej skomplikowane efekty z powodu do AC zamiast DC.

Możesz także mieć wysokie napięcie i 0 prądu, jeśli po prostu odłączysz obwód.