고전압 및 저 전류는 어떻게 가능합니까? E = IR에서 전류와 전압의 관계와 모순되는 것 같습니다

나는 다른 포럼을 읽었으며 (내 교과서 독서 외에도) 몇 명의 YouTube를 보았으며 설명이 부족한 것 같습니다. 문제는 처음에 전압과 전류 사이의 직접적인 관계에 대해 배우는 방법, 즉 저항이 동일하게 유지되면 전압이 증가하면 전류가 증가하는 방식으로 보입니다. 낮은 전류 (다른 현명하게 우리는 높은 전류를 전달하는 두꺼운 와이어가 필요하기 때문에 줄 (joule) 효과로 인해 과열의 위험이 있습니다.). 따라서 전력선에 고전압, 저 전류가 필요한 인프라 이유를 설명하지 마십시오. 고전압, 저 전류가 가능한지 알아야합니다. 나는 지금까지 DC를 공부하고 있었기 때문에 아마도 AC는 나를 깨우칠 규칙이 있습니다 ...

"고전압"과 "고전압 손실"을 혼동하고 있습니다. 옴의 법칙은 그것을 통과하는 주어진 전류에 대한 저항에 걸친 전압 손실 을 통제 합니다. 전류가 낮기 때문에 전압 손실 도 그에 따라 낮습니다.

소비자의 부하와 케이블의 저항에 대해 혼란스러워합니다.

요점은 전력은 전압과 전류의 곱이라는 것입니다. 동일한 전력을 소비자 부하로 전송하기 위해 전압을 높이고 전류를 줄일 수 있습니다.

집안의 조명이 100V, 예를 들어 10V에서 10A가 필요한 경우 발전소에서 직접 전송할 수 있습니다.

집과 식물 사이의 케이블에 10 Ohm이 있다고 가정 해 봅시다. 플랜트에서 10A를 싱크하는 경우 플랜트는 110V를 제공해야합니다. 10A에서 케이블에서 100V의 전압 강하와 필요한 10V가 발생합니다. 즉, 케이블이 1000W를 낭비하는 동안 100W를 소비합니다.

이제 집에 1000V가 있다고 가정 해 봅시다.

물론, 전달 된 전압을 조명에 필요한 전압으로 변환하는 변압기가 필요합니다!

플랜트에서 소비되는 전류는 이제 0.1A에 불과합니다.

케이블의 전압 강하가 1V에 불과해 100W 조명에 0.1W의 손실이 발생합니다. 이것은 훨씬 낫다.

요점은 전원을 유지하면서 전압과 전류를 변환 할 수있는 변압기를 사용하는 것입니다.

한마디 : 저항 . 전압은 전류에 저항을 곱하여 계산됩니다. 단순히 전류 를 차단하기 위해 높은 저항을 가짐 으로써 높은 전위차 (전압)와 낮은 전류 를 가질 수 있습니다.

호스 건이 끝에 붙어있는 물 호스가 완전히 폭발 한 것처럼 생각하십시오. 호스 건은 사용자가 제어하는 ​​가변 저항의 역할을하므로 호스에 높은 잠재적 에너지 (물이 흐르고 싶어하는 물)가 있더라도 저항이 너무 커서 물이 거의 또는 전혀 흐르지 않습니다. 사용자가 방아쇠를 누르면 물이 더 많이 흐를 때까지 저항이 낮아집니다.

배전 시스템은 변압기를 사용하여 전압을 올리거나 내립니다.

변압기는 전력 (전압 시간 전류)을 처리합니다. 변압기에 공급되는 전력은 변압기에서 가져온 전력과 동일하므로 (작은 손실은 무시 함) 공식을 사용하여 변압기 양쪽의 전압 및 전류를 계산할 수 있습니다

Vin x Iin = Vout x Iout

이 공식을 사용하면 입력 전압이 출력 전압의 10 배인 경우 입력 전류가 출력 전류의 1/10이어야한다는 것을 알 수 있습니다.

당신의 혼란은 당신이 수신기의 저항을 잊고 있다는 사실에서 비롯됩니다. 기본적으로 다음과 같습니다.

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

전선 (또는 발전소)의 전압이 높고 전선의 저항이 낮으므로 전류가 높아야한다고 생각합니다. 맞습니다. 그러나 이제 수신기의 저항이 매우 높다는 것을 고려하십시오. 이것이이 회로의 전류를 낮추는 것입니다.

$I=U/R$

이 단순화 된 시나리오에서 발전소의 전압을 높이면 수신기의 전력을 일정하게 유지하려면 수신기의 저항도 높여야합니다.

실제로 수신기는 고전압을 낮은 전압으로 변환하는 변압기 뒤에서 실행됩니다 (예 : 유럽의 경우 230V). 따라서 위 시나리오에서 발전소의 전압을 높이면 변압기의 저항 만 변경하면됩니다. 수신기의 저항을 변경할 필요가 없습니다. 이 모든 것은 최종 사용자에게 투명합니다.

이것은 고전압 및 저 전류가 가능한 방법을 설명합니다. 그리고 왜 더 낫습니까?

$P=I^2*R$

$P=VI$$10,000$$0.1$$100$$10$$10,000 \text{V} \times 0.1 \text{A} = 1000\text{ Watts}$$100\text{ V} \times 10\text{ A} = 1000\text{ Watts}$

$1000$$10,000$$100$$10$$V=IR$$P=VI$

$P=I^2R$$100$$10$$0.1$$10,000$

그것을 보는 한 가지 방법은 전력선의 다른 쪽 끝에 무엇이 있는지 묻는 것입니다 : 고객. 고객은 전력 (와트)을 구매하는 전류 또는 전압을 구매하지 않습니다. 따라서 전원 공급 업체가 일정량의 전력을 공급하는 경우 전압을 높이고 주어진 전력량에 대한 전류를 낮추어 더 얇은 전선을 사용할 수 있습니다.

"저항이 동일하게 유지되면 전압이 증가하면 전류가 증가합니다"라고 말합니다. 고전압 회로가 주어진 전력에 대해 더 높은 부하 저항을 사용한다는 점을 제외하고는 맞습니다.

예를 들어 120W, 120V 전구는 1A를 소비합니다. (I = P / V = ​​120/120 = 1) 저항 (핫일 때)은 120Ω입니다. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

120W, 12V 전구는 10A를 소비합니다 (I = P / V = ​​120/12 = 10). 저항 (뜨거울 때)은 1.2Ω (R = V / I = 12/10 = 1.2)입니다. 전압을 10 배로 낮추면 동일한 전력을 공급하기 위해 전류가 10 배만큼 증가해야합니다. 또한 저항은 10² = 100만큼 감소했습니다!

장이 말했듯이 저항을 늘리지 않고 전압을 높이면 전류가 증가합니다.

P = IV이면 V가 증가하면 감소해야 함을 의미합니다. 예를 들어, P = 12이면 V = 3이면 4가되어야합니다. 그러나 V를 올리면 예를 들어 V를 내려갔습니다. V가 8이되면 1.5가됩니다. 적은 에너지 손실로 인해 낮은 전류가 필요합니다. 케이블 안에있는 전자가 쇼핑객이고 그들이 운반하는 에너지가 돈이라고 상상해보십시오. 이제 100 달러짜리 쇼핑객 한 명이 한 건물 당 15 달러를 운반하지만 모두 골목길을 지나야한다고 상상해보십시오. 골목길은 케이블로되어 있으며 서로 충돌 할 때마다 1 달러를 잃었습니다 (열 에너지로 에너지 손실). 150 달러를 소지하고있는 10 명만 있으면 얼마나 잃을 지 상상해보십시오.

원래 게시물에 대한 직접적인 응답으로, 당신 모두가 그의 질문에 대한 대답이 실제로 무엇인지 지나치게 복잡하게 한 것 같습니다. 제공 한 정보를 포함하는 것이 좋지만 질문에 대답하지 않은 것 같습니다. E = IR 전압이 증가하면 전류가 증가해야한다는 것을 이해하고 있습니다. 9v의 간단한 회로에서 3v 배터리를 교체하면 3 배의 전류도 뛰었습니다.

고전압 / 저 전류 또는 그 반대로는 이미 존재하는 것의 변형입니다. 배터리 (또는 전압원)를 다른 배터리와 교환하지 않습니다. 변압기는 와트의 법칙으로 인해 작동합니다. 전력은 일정하고 (저항은 옴의 법칙에서는 일정 함) 전력은 전류 x 전압 또는 "P = EI"

전압의 변화는 전류의 역 변화이며, 그 반대의 경우에는 전력이 보존됩니다.

나는 당신이 개념화 문제를 겪고있는 것으로 보입니다 .

(1) E = IR이 보편적 인 공식 인 것은 사실입니다. 그러나 (2) R = E / I 및 (3) I = E / R로 표현 될 수도 있음을 이해해야합니다.

form (2)를 사용하여 공식에 대한 현재 이해를 보여줄 것입니다. 전압을 10 배 더 크게하면 (10E) 저항을 동일하게 (변경되지 않은) 유지하려면 전류도 R = E / I = 10E / 10I의 10 배로 증가해야합니다. 그러나 저항을 10 배 I = E / R = 10E / 10R로 늘려서 전압을 높이고 전류를 동일하게 유지할 수도 있습니다. 따라서 형식 (3) 을 사용하면 전류를 증가시키지 않고도 전압 (10E)을 증가시킬 수 있음을 알 수 있습니다 (전류 "낮음"(I) 유지) .

지금까지이 질문에 대한 세 가지 일반적인 답변이있는 것 같습니다. 요약:

1. 변압기는 마법입니다. 변압기를 도입하면 V = IR이 더 이상 적용되지 않으므로 시스템이 더 이상 저항이 아니므로 고전압 및 저 전류를 사용하는 것이 좋습니다. 그러나 시스템은 변압기 방정식을 따르고

2. 발전소-전력선-수신기 시스템은 본질적으로 단일 저항기 회로 (발전소 = 배터리, 전력선 = 전선 및 수신기 = 단일 저항기)로 모델링 할 수 있습니다. 따라서 수신기의 저항이 중요하며, 그 저항이 높은 경향이 있기 때문에 전체 시스템은 옴의 법칙을 준수합니다.

3. $\bigtriangleup V = I R$$\bigtriangleup V = 2V$전력선의 길이에 걸쳐. 옴의 법칙에 따라 전력선은 저항이 상당히 낮으므로 전체 저항이 낮으므로 낮은 전압 강하 및 낮은 저항이 낮은 전류를 생성합니다. 이런 식으로 전력선에 높은 전압 값과 낮은 전류를 갖는 것은 완전히 괜찮습니다.

이 세 가지 설명 중 세 번째 설명을 믿어 경향이 있습니다. 첫 번째는 방정식을 다시 표현한 것이며 물리적 메커니즘이나 상황의 논리에 대한 추가 정보를 제공하지 않습니다. 두 번째는 가능하지만 전력선에 실제로 많은 수신기가 그려져 있기 때문에 지나치게 복잡해 보이므로 실제로 훨씬 더 복잡한 회로로 모델링해야합니다. 세 번째는 우리가 옴의 법칙을 그대로 유지하면서 다른 관련 방정식과도 제곱 할 수있게합니다.

그러나 DC 대신 AC로 인한 더 복잡한 효과를 무시하고 진행되는 단순화 된 모델입니다.

회로를 간단히 분리하면 고전압 및 전류가 0이 될 수도 있습니다.