Como é possível ter alta tensão e baixa corrente? Parece contradizer a relação entre corrente e tensão em E = IR

Você está confundindo “alta voltagem” com “perda de alta voltagem”. A Lei de Ohm rege a perda de tensão em uma resistência para uma dada corrente passando por ela. Como a corrente é baixa, a perda de tensão é correspondentemente baixa.

Comentários

• E por ” perda de tensão “, você quer dizer ” tensão em todo o componente “.
• Bem, se ‘ for verdadeiro (ou seja, ohm ‘ s lei que rege a perda de tensão) , faz muito mais sentido para mim agora. No entanto, isso cria outra questão. No que diz respeito às regras do fórum, devo formar uma nova pergunta ou apenas fazer parte deste tópico?
• Novas perguntas devem ter uma nova pergunta aberta, mas se estiver relacionada a outra pergunta, então vincular a essa pergunta relacionada é aceitável.

Você está confuso sobre a carga do consumidor e a resistência de os cabos.

A questão é que a potência é o produto da tensão e da corrente. Para transmitir a mesma potência para uma carga de consumo, você pode aumentar a tensão e diminuir a corrente.

Se a luz em sua casa precisa de 100 W, digamos 10 A a 10 V, isso pode ser transferido diretamente da usina de energia .

Digamos que o cabo entre sua casa e a planta tenha 10 Ohm. Se você afundar 10 A da planta, a planta tem que fornecer 110 V: Em 10 A, ocorre uma queda de tensão de 100 V no cabo, mais os 10 V de que você precisa. Isso significa que você consome 100 W enquanto o cabo gasta 1000 W.

Agora, digamos que sua casa receba 1000 V.

Claro , você precisa de um transformador para converter a tensão fornecida para a tensão necessária para a luz!

A corrente consumida da planta agora é de apenas 0,1A.

A tensão queda no cabo agora é de apenas 1V, o que significa perda de 0,1W para alimentar sua luz de 100W. Isso é muito melhor.

A questão é o uso do transformador que permite converter tensões e correntes mantendo a potência:

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

Comentários

• Acho que ‘ estou apenas tendo problemas para conceituar tensão como energia potencial.
• Não, esse ‘ não é o ponto (e mesmo fisicamente incorreto).É realmente power = U*I, o fato de que altas correntes em um cabo causam alta queda de tensão / perda de energia e que você precisa de transformadores.
• Acho que ‘ É minha culpa que você me entendeu mal. Eu não estava ‘ procurando os benefícios de alta tensão e baixa corrente para linhas de energia. Eu já entendi isso. Eu estava procurando como é possível criar a pressão (voltagem) sem fazer com que os elétrons aumentem de velocidade (corrente) (e, assim, causar superaquecimento e derretimento dos fios). Se você está dizendo que pensar em tensão como energia potencial é errado, você ‘ está indo contra uma tradição didática de longo alcance (porque essa analogia é muito usada), mas eu ‘ Estou definitivamente interessado em ouvir porque você diz que não é correto.
• @MountainScott aumentando a resistência (na extremidade do cabo, não a resistência do cabo em si, o que apenas desperdiçaria energia)

Uma palavra: Resistência . Lembre-se de que a tensão é calculada multiplicando a corrente pela resistência. Você pode ter uma alta diferença de potencial (que é o que é a tensão) e uma baixa corrente , simplesmente por ter uma alta resistência para bloquear essa corrente.

Pense nisso como uma mangueira de água ligada a todo vapor, com uma pistola de mangueira presa na extremidade. A pistola de mangueira atua como um resistor variável controlado pelo usuário, portanto, embora haja alto potencial de energia na mangueira (a água quer fluir), a resistência é tão grande que pouca ou nenhuma água flui. Conforme o usuário pressiona o botão gatilho, a resistência diminui até que a água flua mais e mais.

Comentários

• Parece que se os transformadores criarem mais resistência (ou impedância, suponho) , que isso causaria uma diminuição na tensão E na corrente (tornando a saída inútil) … é que a corrente já é relativamente alta e a ” alta tensão / baixa corrente ” o relacionamento em linhas de energia também é relativo?

Sua confusão vem do fato de que você está se esquecendo da resistência do receptor. Basicamente, ela se parece com isto:

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

A tensão no fio ( ou usina) é alta e as resistências dos fios um está baixo, então você acha que a corrente deveria ser alta. Certo, mas agora considere que o receptor tem uma resistência muito alta. Isso é o que torna baixa a corrente neste circuito.

Então você tem alta tensão e baixa corrente por causa da alta resistência do receptor entre os fios. É totalmente consistente com a lei de Ohm: \ $ I = U / R \ $ e R é muito grande, então I é pequeno.

Neste cenário simplificado, se aumentarmos a tensão da usina, devemos também aumentar a resistência do receptor, se quisermos manter a potência do receptor constante.

Na realidade, os receptores funcionam atrás de transformadores que convertem alta tensão em baixa (constante, por exemplo, 230 V na Europa). Portanto, no cenário acima, quando aumentamos a tensão na usina de energia, só precisamos trocar os transformadores (sua resistência) – não há necessidade de alterar a resistência do receptor. Tudo isso é transparente para o usuário final.

Isso explica como é possível ter alta tensão e baixa corrente. E por que é melhor?

Lembre-se da fórmula para potência em relação à resistência e corrente – it “s \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Se você tem um fio que tem alguma resistência R constante e então você diminui a corrente 2 vezes (aumentando a tensão 2 vezes), a potência perdida neste fio diminui 4 vezes. É por isso que é bom ter alta tensão.

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• Não sou um especialista, mas parece que esta é a resposta direta à pergunta

O sistema de distribuição de energia usa transformadores para aumentar ou diminuir a tensão.

Transformadores lidam com potência (tensão vezes corrente). A potência alimentada em um transformador será igual à potência retirada do transformador (desprezando pequenas perdas) para que possamos calcular a tensão e a corrente em cada lado do transformador usando a fórmula

Vin x Iin = Vout x Iout

Usando esta fórmula, você pode ver que se a tensão de entrada é 10 vezes a tensão de saída, a corrente de entrada deve ser 1/10 da corrente de saída.

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• Correndo o risco de aumentar a confusão, ‘ adicionarei mais algumas informações: Um transformador também é um conversor de impedância. A impedância da fonte ou carga sobe ou desce em um transformador na mesma direção que a tensão sobe ou desce, mas a relação de impedância é elevada ao quadrado, enquanto as relações de tensão e corrente são ” em linha reta “, em comparação com a relação de espiras.Conecte-o à Lei de Ohm ‘ para ver que compensa exatamente a mudança de tensão em uma direção e a mudança de corrente na direção oposta para manter a potência igual.
• O resultado de tudo isso é que sua casa, quando ” vista ” pelas linhas de distribuição de alta tensão por meio de um degrau transformador inferior, parece ter uma impedância muito maior do que realmente tem, e é ‘ s essa impedância mais alta que vai para Ohm ‘ s Lei para a linha de distribuição. Assim, tensão mais alta, corrente mais baixa.

Bem, nós os chamamos de “linhas de força” para um razão … o que estamos transmitindo é PODER. E como \ $ P = VI \ $, podemos transmitir a mesma quantidade de potência a \ $ 10.000 \ $ volts usando uma corrente de \ $ 0,1 \ $ amperes ou a \ $ 100 \ $ volts e \ $ 10 \ $ amperes. ((\ $ 10.000 \ texto {V} \ vezes 0,1 \ texto {A} = 1000 \ texto {Watts} \ $) é equivalente a (\ $ 100 \ texto {V} \ vezes 10 \ texto {A} = 1000 \ texto {Watts} \ $)).

Assim, uma usina de energia pode transmitir a mesma quantidade de potência (\ $ 1000 \ $ Watts neste exemplo) usando \ $ 10.000 \ $ Volts e apenas um décimo de um Amp, ou \ $ 100 \ $ Volts a \ $ 10 \ $ Amps. O que motiva sua decisão, então? Dinheiro. A relação \ $ V = IR \ $ que você mencionou determina a queda de tensão nos cabos que transmitem energia. Naturalmente, esses cabos são projetados com a menor resistência possível, mas essa resistência não pode ser eliminada. Lembre-se de que \ $ P = VI \ $, portanto, uma queda na tensão resulta em uma queda na potência. Qualquer perda de energia ao longo das linhas de transmissão é um desperdício, e a empresa de energia perde dinheiro.

Observe também que, quando combinamos essas duas equações, podemos escrever a equação de energia como \ $ P = I ^ 2R \ $. Isso ilustra que a perda de potência é proporcional ao QUADRADO de corrente para uma resistência definida. Portanto, se a empresa de energia pode reduzir a corrente aumentando a tensão, o benefício dessa redução é elevado ao quadrado. Neste exemplo, reduzir a corrente por um fator de \ $ 100 \ $ (de \ $ 10 \ $ Amps para \ $ 0.1 \ $ Amps) reduz a perda de energia por um fator de \ $ 10.000 \ $.

Uma maneira de ver isso é perguntar o que está na outra ponta da linha de energia: um cliente. O cliente não comprar corrente ou tensão ele / ela compra energia (watts). Portanto, se um fornecedor de energia fornece uma determinada quantidade de energia, ele pode usar fios mais finos aumentando a tensão e diminuindo a corrente para uma determinada quantidade de energia.

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• A pergunta pergunta como ‘ é possível, não por que ‘ é feito.

Você diz, “isto é, um aumento na tensão resulta em um aumento na corrente se a resistência permanecer a mesma”. Isso está correto, exceto que os circuitos de tensão mais alta usam resistências de carga mais altas para uma dada potência.

por exemplo, 120 W, lâmpada de 120 V consumiria 1 A. (I = P / V = 120/120 = 1. ) Sua resistência (quando quente) seria de 120Ω. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{simule este circuito – Esquemático criado usando o CircuitLab}

Uma lâmpada de 120 W, 12 V extrairia 10 A (I = P / V = 120/12 = 10). Sua resistência (quando quente) seria 1,2Ω (R = V / I = 12/10 = 1,2). Observe que diminuir a tensão por um fator de 10 requer que a corrente aumente por um fator de 10 para dar o mesmo Observe também que a resistência diminuiu em 10² = 100!

Como seu instinto lhe disse, se você aumentar a tensão sem aumentar a resistência, a corrente aumentará.

Se P = IV, isso significaria que se V aumentar eu teria que diminuir. Por exemplo: se P = 12 e V = 3, então eu teria que seja 4. Mas se você subir V – você desce I, por exemplo: se V se tornasse 8 então eu me tornaria 1,5. Uma corrente baixa é necessária porque menos energia é perdida. Imagine que os elétrons dentro do cabo fossem compradores e que o a energia que carregavam era dinheiro. Agora imagine uma fila de 100 clientes correndo para fora de um prédio, cada um carregando $ 15, mas todos têm que passar por um beco (o beco sendo o cabo) e cada vez que se esbarram, perdem $ 1 (energia perdida como energia térmica). Agora imagine como seria se houvesse apenas 10 pessoas carregando $ 150 e quanto menos elas perderiam.

Em resposta direta à postagem original, parece-me que todos vocês complicaram demais a resposta a sua pergunta realmente é. Embora as informações fornecidas sejam ótimas para incluir, a pergunta parece sem resposta. E = IR Seu entendimento de que um aumento na tensão deve resultar em um aumento na corrente está correto – troque uma bateria de 3 V em um circuito simples por uma de 9 V e você também saltou 3 vezes a corrente.

Alta tensão / baixa corrente e vice-versa é uma TRANSFORMAÇÃO do que JÁ existe – você não está trocando uma bateria (ou qualquer fonte de tensão) por outra. Um transformador funciona devido à lei do watt: a potência é constante (a resistência é constante na lei do ohm) e a potência é a corrente x voltagem, ou “P = EI”

A mudança na voltagem é inversa mudança na corrente e vice-versa, onde a energia é conservada.

Parece-me que você está tendo conceitualização problemas, que irei abordar na minha resposta.

É verdade que (1) E = IR é uma fórmula universal. No entanto, você deve entender que também pode ser expresso como (2) R = E / I e (3) I = E / R.

Usando o formulário (2), mostrarei seu atual compreensão da fórmula. Se você tornar a tensão 10 vezes maior (10E), para manter a resistência igual (inalterada), a corrente também terá que aumentar 10 vezes R = E / I = 10E / 10I. No entanto, também posso aumentar a tensão e manter a mesma corrente aumentando a resistência 10 vezes I = E / R = 10E / 10R. Então , com o formulário (3), posso mostrar que é possível aumentar a tensão (10E) sem ter que aumentar a corrente (manter a corrente “baixa” (I)) .

Parece que existem três respostas gerais para essa pergunta até agora. Para resumir:

1. Transformers são mágicos. Depois de introduzir os transformadores, V = IR não se aplica mais, portanto, não há problema em ter alta tensão e baixa corrente porque o sistema não é mais Ohmico. O sistema, entretanto, obedece à equação do transformador,

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

2. A usina – linha de força – sistema receptor pode ser modelado essencialmente como um circuito de resistor único (onde usina de energia = bateria, linhas de energia = fios e receptor = resistor único). Portanto, é a resistência do receptor que importa e, como essa resistência tende a ser alta, todo o sistema obedece a lei de Ohm: alta tensão e alta resistência geram baixa corrente

3. Há uma interpretação errônea fundamental da lei de Ohm em ação aqui. O V na lei de Ohm não é o valor da tensão no sistema, é a queda de tensão em um resistor ou elemento de circuito específico. Uma maneira menos desleixada de escrever a lei de Ohm pode ser \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $. Assim, as linhas de energia obedecem à lei de Ohm, e a confusão vem do fato de que somos desleixados em nossa linguagem. uma linha de alta tensão pode ter uma tensão de 110kV no início (em relação ao terra) e 110kV – 2V no final, dando uma queda de tensão de \ $ \ bigtriangleup V = 2V \ $ ao longo do comprimento da linha de energia. A linha de alimentação tem resistividade razoavelmente baixa, então a resistência total é baixa e, portanto, baixa queda de tensão e baixa resistência geram baixa corrente, de acordo com a lei de Ohm. Desta forma, é totalmente normal ter valores de alta tensão e baixa corrente em linhas de energia.

Dessas três explicações, estou inclinado a acreditar na terceira . O primeiro é apenas uma reafirmação da equação e não nos dá nenhuma informação extra sobre o mecanismo físico ou a lógica da situação. O segundo é possível, mas parece que seria excessivamente complicado pelo fato de que na verdade existem muitos receptores desenhando em linhas de energia, então ele realmente deveria ser modelado como um circuito muito mais complexo. A terceira nos permite manter a lei de Ohm intacta enquanto também a quadratura com as outras equações relevantes.

Dito isso, este é um modelo simplificado do que está acontecendo, ignorando os efeitos mais complicados devido para CA em vez de CC.

Você também pode ter alta tensão e corrente 0, se simplesmente desconectar o circuito.