Cum este posibil să aveți tensiune înaltă și curent redus? Se pare că contrazice relația dintre curent și tensiune în E = IR

„Confuzați„ tensiunea înaltă ”cu„ pierderea tensiunii ridicate ”. Legea lui Ohm guvernează pierderea de tensiune pe o rezistență pentru un curent dat care trece prin ea. Deoarece curentul este scăzut, tensiunea pierdere este în mod corespunzător scăzută.

Comentarii

• Și de ” pierdere de tensiune „, vrei să spui ” tensiune pe componentă „.
• Ei bine, dacă ‘ este adevărat (adică, ohm ‘ legea care reglementează pierderea tensiunii) , are mult mai mult sens pentru mine acum. Cu toate acestea, asta creează o altă întrebare. În ceea ce privește regulile forumului, ar trebui să formez o întrebare nouă sau să o pun doar ca parte a acestui fir?
• Întrebările noi ar trebui să aibă o nouă întrebare deschisă, dar dacă este legată de o altă întrebare, atunci conectarea la întrebarea respectivă este acceptabilă.

Sunteți confuz cu privire la încărcarea consumatorului și rezistența cablurile.

Ideea este că puterea este produsul tensiunii și curentului. Pentru a transmite aceeași putere unei sarcini de consum, puteți crește tensiunea și reduce curentul.

Dacă lumina din casa dvs. are nevoie de 100W, să zicem 10A la 10V, aceasta poate fi transferată direct de la centrală. .

Să spunem că cablul dintre casa dvs. și instalația are 10 Ohm. Dacă scufundați 10A din instalație, instalația trebuie să furnizeze 110V: la 10A, o cădere de tensiune de 100V apare pe cablu, plus 10V de care aveți nevoie. Aceasta înseamnă că consumați 100W în timp ce cablul risipește 1000W.

Acum, să spunem că casa dvs. primește 1000V.

Desigur , aveți nevoie de un transformator pentru a converti tensiunea livrată la tensiunea necesară luminii!

Curentul consumat de la uzină este acum doar 0,1A.

Tensiunea căderea pe cablu este acum doar 1 V, ceea ce înseamnă o pierdere de 0,1 W pentru alimentarea luminii de 100 W. Acest lucru este mult mai bun.

Ideea este utilizarea transformatorului care permite conversia tensiunilor și curenților, menținând în același timp puterea:

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

Comentarii

• Cred că am ‘ doar că am probleme la conceptualizarea tensiunii ca energie potențială.
• Nu, ‘ nu este punctul (și chiar nu este corect din punct de vedere fizic).Este într-adevăr power = U*I, faptul că curenții mari dintr-un cablu cauzează căderi de tensiune / pierderi de putere ridicate și că aveți nevoie de transformatoare.
• Cred că ‘ e vina mea că mă înțelegi greșit. ‘ nu căutam beneficiile curentului de înaltă tensiune și scăzut pentru liniile electrice. Am înțeles deja asta. Am căutat cum este posibil să creez presiunea (tensiunea) fără a determina creșterea vitezei (curentului) electronilor (și astfel să se supraîncălzească și să se topească firele). Dacă spuneți că gândirea la tensiune ca energie potențială este greșită, ‘ mergeți împotriva unei tradiții didactice de anvergură (deoarece această analogie este făcută mult), dar eu ‘ Sunt cu siguranță interesat să aud de ce spuneți că nu este corect.
• @MountainScott prin creșterea rezistenței (la capătul cablului, nu a rezistenței cablului în sine, care ar risipi doar puterea)

Un cuvânt: Rezistență . Reamintim că tensiunea se calculează prin înmulțirea curentului cu rezistența. Puteți avea o diferență mare de potențial (care este ceea ce este tensiunea) și un curent scăzut, pur și simplu având o rezistență ridicată pentru a bloca acel curent.

Gândiți-vă ca un furtun de apă pornit cu explozie completă, cu un pistol cu furtun atașat la capăt. Pistolul cu furtun acționează ca un rezistor diferit controlat de utilizator, astfel încât, chiar dacă există o energie potențială ridicată în furtun (apa care dorește să curgă), rezistența este atât de mare încât curge puțin sau deloc apă. Pe măsură ce utilizatorul apasă declanșator, rezistența scade până când apa curge din ce în ce mai mult.

Comentarii

• Se pare că, dacă transformatoarele creează mai multă rezistență (sau impedanță, presupun) , asta ar provoca o scădere atât a tensiunii, cât și a curentului (făcând ieșirea inutilă) … este că curentul este deja relativ ridicat și ” înaltă tensiune / curent scăzut ” relația din liniile electrice este tot relativă?

Confuzia dvs. vine din faptul că „uitați de rezistența receptorului. Practic, arată așa:

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

Tensiunea în fir ( sau centrală electrică) este mare și rezistențele firelor a sunteți redus, deci credeți că curentul ar trebui să fie ridicat. Corect, dar acum consideră că receptorul are o rezistență foarte mare. Aceasta este ceea ce face ca curentul din acest circuit să fie scăzut.

Deci, aveți tensiune înaltă și curent redus din cauza rezistenței ridicate a receptorului între fire. Este în totalitate în concordanță cu legea lui Ohm: \ $ I = U / R \ $ și R este foarte mare, deci eu sunt mic.

În acest scenariu simplificat, dacă creștem tensiunea centralei, trebuie să creștem și rezistența receptorului, dacă dorim să menținem constantă puterea receptorului.

În realitate, receptoarele rulează în spatele transformatoarelor care convertesc tensiunea ridicată la scăzută (constantă de exemplu 230V în Europa). Deci, în scenariul de mai sus, când creștem tensiunea în centrală, trebuie doar să schimbăm transformatoarele (rezistența lor) – nu este nevoie să schimbați rezistența receptorului. Toate acestea sunt transparente pentru utilizatorul final.

Acest lucru explică modul în care este posibil să existe tensiune înaltă și curent redus. Și de ce este mai bine?

Amintiți-vă formula pentru puterea în raport cu rezistența și curentul – este „s \ $ P = I ^ 2 * R \ $. Dacă aveți un fir care are o rezistență constantă R și apoi coborâți curentul de 2 ori (prin creșterea tensiunii de 2 ori), puterea pierdută în acest fir scade de 4 ori. Acesta este motivul pentru care este bine să ai o tensiune ridicată.

Comentarii

• Nu este un expert, dar se pare că acesta este răspunsul direct la întrebarea

Sistemul de distribuție a energiei utilizează transformatoare pentru a crește sau a reduce tensiunea.

Transformatoarele gestionează puterea (tensiunea de curent). Puterea alimentată într-un transformator va fi egală cu puterea luată de la transformator (neglijând pierderile mici), astfel încât să putem calcula tensiunea și curentul pe fiecare parte a transformatorului folosind formula

Vin x Iin = Vout x Iout

Folosind această formulă, puteți vedea că, dacă tensiunea de intrare este de 10 ori tensiunea de ieșire, curentul de intrare trebuie să fie 1/10 din curentul de ieșire.

Comentarii

• Cu riscul de a adăuga confuzie, voi ‘ voi adăuga câteva informații suplimentare: un transformator este, de asemenea, un convertor de impedanță. Impedanța sursei sau a sarcinii crește sau coboară pe un transformator în aceeași direcție în care tensiunea crește sau coboară, dar raportul de impedanță este pătrat în timp ce raporturile de tensiune și curent sunt ” drept „, în comparație cu raportul de rotații.Conectați acest lucru la legea Ohm ‘ pentru a vedea că compensează exact tensiunea care se schimbă într-o direcție și curentul care se schimbă în direcția opusă pentru a menține puterea egală.
• Rezultatul tuturor acestor lucruri este că casa dvs., când ” este văzută ” de liniile de distribuție de înaltă tensiune printr-un pas transformator în jos, pare să aibă o impedanță mult mai mare decât în realitate și este ‘ această impedanță mai mare care intră în legea Ohm ‘ pentru linia de distribuție. Astfel, tensiune mai mare, curent mai mic.

Ei bine, le numim „linii de alimentare” pentru o motiv … ceea ce transmitem este PUTEREA. Și din moment ce \ $ P = VI \ $, putem transmite aceeași cantitate de putere la \ $ 10.000 \ $ volți utilizând un curent de $ 0.1 \ $ amperi sau la \ $ 100 \ $ volți și \ $ 10 \ $ amperi. ((\ 10.000 $ \ text {V} \ times 0.1 \ text {A} = 1000 \ text {Watts} \ $) este echivalent cu (\ $ 100 \ text {V} \ times 10 \ text {A} = 1000 \ text {W}} $.).

Deci, o centrală electrică poate transmite aceeași cantitate de energie (\ $ 1000 \ $ wați în acest exemplu) folosind \ $ 10.000 \ $ Volți și doar o zecime de amplificator, sau \ $ 100 \ $ Volți la \ $ 10 \ $ Amperi. Ce motivează decizia lor, atunci? Bani. Relația \ $ V = IR \ $ pe care ați menționat-o determină căderea de tensiune pe cablurile care transmit energie. Bineînțeles, aceste cabluri sunt proiectate cu o rezistență cât mai redusă posibil, dar această rezistență nu poate fi eliminată. Amintiți-vă că \ $ P = VI \ $, deci o scădere a tensiunii duce la o scădere a puterii. Orice pierdere de energie de-a lungul liniilor de transport este risipă, iar compania de energie electrică pierde bani.

De asemenea, rețineți că atunci când combinăm aceste două ecuații, putem scrie ecuația puterii ca \ $ P = I ^ 2R \ $. Aceasta ilustrează că pierderea de putere este proporțională cu PĂTRATUL curentului pentru o rezistență stabilită. Deci, dacă compania electrică poate reduce curentul prin creșterea tensiunii, beneficiul acestei reduceri este pătrat. În acest exemplu, scăderea curentului cu un factor de \ $ 100 \ $ (de la $ 10 \ $ Amperi până la \ $ 0,1 \ $ Amperi) reduce pierderea de putere cu un factor de \ $ 10.000 \ $.

O modalitate de a o privi este de a întreba ce este la celălalt capăt al liniei electrice: un client. Clientul nu este cumpărați curent sau tensiune cumpără putere (wați). Deci, dacă un furnizor de energie electrică furnizează o anumită cantitate de energie, poate folosi fire mai subțiri crescând tensiunea și scăzând curentul pentru o anumită cantitate de energie.

Comentarii

• Întrebarea întreabă cum este ‘ posibil, nu de ce s-a făcut ‘.

Spuneți, „adică o creștere a tensiunii face o creștere a curentului dacă rezistența rămâne aceeași”. Acest lucru este corect, cu excepția faptului că circuitele de tensiune mai mare utilizează rezistențe de încărcare mai mari pentru o anumită putere.

De exemplu, becul de 120 W, 120 V ar extrage 1 A. (I = P / V = 120/120 = 1. ) Rezistența (când este fierbinte) ar fi de 120Ω. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{simulați acest circuit – Schema creată utilizând CircuitLab}

Un bec de 120 W, 12 V ar extrage 10 A (I = P / V = 120/12 = 10). Rezistența sa (atunci când este fierbinte) ar fi de 1,2Ω (R = V / I = 12/10 = 1,2). Rețineți că scăderea tensiunii cu un factor de 10 necesită creșterea curentului cu un factor de 10 pentru a da același Rețineți, de asemenea, că rezistența a scăzut cu 10² = 100!

După cum v-a spus intestinul, dacă creșteți tensiunea fără a crește rezistența, curentul va crește.

Dacă P = IV ar însemna că dacă V crește ar trebui să scăd. De exemplu: dacă P = 12 un V = 3 atunci ar trebui să fii 4. Dar dacă intensifici V – te demisionezi I, de exemplu: dacă V devin 8 atunci aș deveni 1,5. Este necesar un curent redus, deoarece se pierde mai puțină energie. Imaginați-vă că electronii din cablu erau cumpărători și că energia pe care o purtau era bani. Acum imaginați-vă că o linie de 100 de cumpărători care se reped dintr-o clădire transportă fiecare 15 USD, dar toți trebuie să treacă printr-o alee (aleea fiind cablul) și de fiecare dată când se loveau unul de celălalt au pierdut 1 $ (energie pierdut ca energie termică). Acum imaginați-vă cum ar fi dacă ar exista doar 10 persoane care transportă 150 USD și cu cât ar pierde mai puțin.

Ca răspuns direct la postarea inițială, mi se pare că toți ați complicat prea mult ceea ce a fost răspunsul la întrebarea lui este într-adevăr. Deși informațiile furnizate sunt minunate pentru a le include, întrebarea pare fără răspuns. E = IR Înțelegerea dvs. că o creștere a tensiunii ar trebui să conducă la o creștere a curentului este corectă – schimbați o baterie de 3v într-un circuit simplu pentru un 9v și ați sărit și curentul de 3x.

Înaltă tensiune / curent scăzut și invers este o TRANSFORMARE a ceea ce este DEJA acolo – nu schimbați o baterie (sau orice sursă de tensiune) cu alta. Un transformator funcționează din cauza legii wattului: puterea este constantă (rezistența este constantă în legea ohmului) și puterea este curentul x tensiunea sau „P = EI”

O modificare a tensiunii este inversă schimbarea curentului și invers, unde puterea este conservată.

Mi se pare că aveți conceptualizare probleme, pe care le voi aborda în răspunsul meu.

Este adevărat că (1) E = IR este o formulă universală. Cu toate acestea, trebuie să înțelegeți că poate fi exprimat și ca (2) R = E / I și (3) I = E / R.

Folosind formularul (2), vă voi arăta curentul înțelegerea formulei. Dacă faceți tensiunea de 10 ori mai mare (10E), pentru a menține rezistența la fel (neschimbată), curentul va trebui să crească și de 10 ori R = E / I = 10E / 10I. Totuși, pot crește și tensiunea și menține curentul la fel, crescând rezistența de 10 ori I = E / R = 10E / 10R. Deci , cu formularul (3), pot arăta că este posibil să creșteți tensiunea (10E) fără a fi nevoie să creșteți curentul (mențineți curentul „scăzut” (I)) .

Se pare că există trei răspunsuri generale la această întrebare până acum. Pentru a rezuma:

1. Transformatoarele sunt magice. Odată ce introduceți transformatoarele, V = IR nu se mai aplică, deci este bine să aveți tensiune înaltă și curent redus, deoarece sistemul nu mai este ohmic. Totuși, sistemul respectă ecuația transformatorului,

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

2. Centrala electrică – linia electrică – sistemul receptor poate să fie modelat în esență ca un circuit cu rezistență unică (unde centrală electrică = baterie, linii electrice = fire și receptor = rezistor unic). Astfel, este importantă rezistența receptorului și deoarece această rezistență tinde să fie ridicată întregul sistem respectă legea lui Ohm: tensiunea înaltă și rezistența ridicată produc un curent scăzut

3. Există o interpretare greșită fundamentală a legii lui Ohm la locul de muncă. Legea lui V în Ohm nu este valoarea tensiunii din sistem, este căderea de tensiune pe un anumit rezistor sau element de circuit. Un mod mai puțin neglijent de scriere a legii lui Ohm ar putea fi \ $ \ bigtriangleup V = IR \ $. Astfel, liniile electrice respectă legea lui Ohm, iar confuzia vine din faptul că suntem neglijent în limba noastră. o linie electrică de înaltă tensiune ar putea avea o tensiune de 110kV la început (relativ la masă) și 110kV – 2V la sfârșit, dând o cădere de tensiune de \ $ \ bigtriangleup V = 2V \ $ peste lungimea liniei electrice. Linia electrică are o rezistivitate destul de scăzută, deci rezistența totală este scăzută, deci căderea de tensiune scăzută și rezistența scăzută produc un curent scăzut, în conformitate cu legea lui Ohm. În acest fel, este foarte bine să ai valori de înaltă tensiune și curent scăzut în liniile electrice.

Dintre aceste trei explicații, sunt înclinat să cred a treia . Primul este doar o reformulare a ecuației și nu ne oferă informații suplimentare despre mecanismul fizic sau logica situației. Al doilea este posibil, dar se pare că ar fi excesiv de complicat de faptul că există de fapt multe receptoare care desenează pe liniile de alimentare, deci ar trebui să fie modelat ca un circuit mult mai complex. Al treilea ne permite să păstrăm legea lui Ohm intactă, în timp ce o păstrăm cu celelalte ecuații relevante.

Toate acestea fiind spuse, acesta este un model simplificat a ceea ce se întâmplă ignorând efectele mai complicate datorate la curent alternativ în loc de curent continuu.

Puteți avea, de asemenea, tensiune ridicată și curent 0, dacă pur și simplu deconectați circuitul.