¿Cómo es posible tener alto voltaje y baja corriente? Parece contradecir la relación entre corriente y voltaje en E = IR

He leído diferentes foros y he visto algunos youtubes (además de las lecturas de mi libro de texto) y las explicaciones parecen no ser suficientes. El problema parece ser cómo primero se nos enseña acerca de una relación directa entre el voltaje y la corriente (es decir, un aumento en el voltaje genera un aumento en la corriente si la resistencia sigue siendo la misma) y luego se nos enseña acerca de las líneas eléctricas que tienen alto voltaje y baja corriente (porque de lo contrario necesitaríamos cables gruesos que transporten alta corriente [lo que correría el riesgo de sobrecalentamiento debido al efecto joule u otra cosa ...). Así que, por favor, no me explique las razones de infraestructura por las que es necesario un alto voltaje y baja corriente para las líneas eléctricas. Solo necesito saber cómo es posible el alto voltaje y la baja corriente. Solo he estado estudiando DC hasta ahora, así que quizás AC tiene reglas que me iluminarían ...

Estás confundiendo "alto voltaje" con "pérdida de alto voltaje". La Ley de Ohm gobierna la pérdida de voltaje a través de una resistencia para una corriente dada que la atraviesa. Como la corriente es baja, la pérdida de voltaje es correspondientemente baja.

Está confundido acerca de la carga del consumidor y la resistencia de los cables.

El punto es que el poder es el producto del voltaje y la corriente. Para transmitir la misma potencia a una carga de consumo, puede aumentar el voltaje y disminuir la corriente.

Si la luz en su casa necesita 100W, digamos 10A a 10V, esto puede transferirse directamente desde la planta de energía.

Digamos que el cable entre su casa y la planta tiene 10 Ohm. Si hunde 10 A de la planta, la planta debe proporcionar 110 V: a 10 A, se produce una caída de voltaje de 100 V en el cable, más los 10 V que necesita. Esto significa que consume 100W mientras que el cable desperdicia 1000W.

Ahora, digamos que su casa recibe 1000V.

¡Por supuesto, necesita un transformador para convertir el voltaje entregado al voltaje que necesita la luz!

La corriente consumida por la planta ahora es de solo 0.1A.

La caída de voltaje en el cable ahora es de solo 1V, lo que significa una pérdida de 0.1W para alimentar su luz de 100W. Esto es mucho mejor.

El punto es el uso del transformador que permite convertir voltajes y corrientes mientras se mantiene la potencia:

Una palabra: resistencia . Recuerde que el voltaje se calcula multiplicando la corriente por la resistencia. Puede tener una gran diferencia de potencial (que es el voltaje) y una corriente baja , simplemente teniendo una alta resistencia para bloquear esa corriente.

Piense en ello como una manguera de agua a toda potencia, con una pistola de manguera conectada al extremo. La pistola de la manguera actúa como una resistencia variable controlada por el usuario, por lo que a pesar de que hay una gran energía potencial en la manguera (el agua quiere fluir), la resistencia es tan grande que fluye poco o nada de agua. A medida que el usuario presiona el gatillo, la resistencia disminuye hasta que el agua fluye más y más.

El sistema de distribución de energía utiliza transformadores para subir o bajar el voltaje.

Los transformadores manejan la potencia (voltaje por corriente). La potencia alimentada a un transformador será igual a la potencia tomada del transformador (sin tener en cuenta las pequeñas pérdidas) para que podamos calcular el voltaje y la corriente en cada lado del transformador utilizando la fórmula

Vin x Iin = Vout x Iout

Con esta fórmula, puede ver que si el voltaje de entrada es 10 veces el voltaje de salida, la corriente de entrada debe ser 1/10 de la corriente de salida.

Su confusión proviene del hecho de que se está olvidando de la resistencia del receptor. Básicamente se ve así:

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

El voltaje en el cable (o planta de energía) es alto y las resistencias de los cables son bajas, por lo que cree que la corriente debería ser alta. Correcto, pero ahora considere que el receptor tiene una resistencia muy alta. Esto es lo que hace que la corriente en este circuito sea baja.

$I=U/R$

En este escenario simplificado, si aumentamos el voltaje de la planta de energía, también debemos aumentar la resistencia del receptor, si queremos mantener constante la potencia del receptor.

En realidad, los receptores funcionan detrás de transformadores que convierten la alta tensión en baja (constante, por ejemplo, 230V en Europa). Entonces, en el escenario anterior, cuando aumentamos el voltaje en la planta de energía, entonces solo necesitamos cambiar los transformadores (su resistencia), no es necesario cambiar la resistencia del receptor. Todo esto es transparente para el usuario final.

Esto explica cómo es posible tener alto voltaje y baja corriente. ¿Y por qué es mejor?

$P=I^2*R$

$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$

Una forma de verlo es preguntar qué hay al otro lado de la línea eléctrica: un cliente. El cliente no compra corriente o voltaje, él / ella compra energía (vatios). Por lo tanto, si un proveedor de energía suministra una cantidad determinada de energía, puede usar cables más delgados aumentando el voltaje y bajando la corriente para una cantidad determinada de energía.

Usted dice: "es decir, un aumento en el voltaje genera un aumento en la corriente si la resistencia sigue siendo la misma". Eso es correcto, excepto que los circuitos de mayor voltaje usan resistencias de carga más altas para una potencia dada.

por ejemplo, 120 W, una bombilla de 120 V consumiría 1 A. (I = P / V = ​​120/120 = 1.) Su resistencia (cuando está caliente) sería de 120Ω. (R = V / I = 120/1 = 120.)

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Una bombilla de 120 W y 12 V consumiría 10 A (I = P / V = ​​120/12 = 10). Su resistencia (cuando está caliente) sería de 1.2Ω (R = V / I = 12/10 = 1.2). Tenga en cuenta que la caída del voltaje en un factor de 10 requiere que la corriente aumente en un factor de 10 para dar la misma potencia. ¡También tenga en cuenta que la resistencia disminuyó en 10² = 100!

Como su intestino le dijo, si aumenta el voltaje sin aumentar la resistencia, la corriente aumentará.

Si P = IV significaría que si V aumenta, tendría que disminuir. Por ejemplo: si P = 12 y V = 3, entonces tendría que ser 4. Pero si subes V, bajas I, por ejemplo: si V se convirtió en 8, me convertiría en 1.5. Es necesaria una corriente baja porque se pierde menos energía. Imagine que los electrones dentro del cable eran compradores y que la energía que transportaban era dinero. Ahora imagine que una línea de 100 compradores que salen corriendo de un edificio lleva cada uno $ 15 pero todos tienen que pasar por un callejón (el callejón es el cable) y cada vez que se topan entre sí pierden $ 1 (energía perdida como energía térmica). Ahora imagine cómo sería si solo hubiera 10 personas con $ 150 y cuánto menos perderían.

En respuesta directa a la publicación original, me parece que todos ustedes han complicado demasiado cuál es realmente la respuesta a su pregunta. Aunque la información que proporcionó es excelente para incluir, la pregunta parece no tener respuesta. E = IR Su comprensión de que un aumento en el voltaje debe dar como resultado un aumento en la corriente es correcta: cambie una batería de 3v en un circuito simple por 9v y también ha aumentado la corriente 3x.

Alto voltaje / baja corriente y viceversa es una TRANSFORMACIÓN de lo que YA está allí: no está intercambiando una batería (o cualquier fuente de voltaje) con otra. Un transformador funciona debido a la ley de vatios: la potencia es constante (la resistencia es constante en la ley de ohmios) y la potencia es corriente x voltaje, o "P = EI"

Un cambio en el voltaje es un cambio inverso en la corriente, y viceversa, donde se conserva la energía.

Me parece que tiene problemas de conceptualización , que abordaré en mi respuesta.

Es cierto que (1) E = IR es una fórmula universal. Sin embargo, debe comprender que también se puede expresar como (2) R = E / I, y (3) I = E / R.

Usando el formulario (2), mostraré su comprensión actual de la fórmula. Si hace que el voltaje sea 10 veces mayor (10E), para mantener la resistencia igual (sin cambios), la corriente también tendrá que aumentar 10 veces R = E / I = 10E / 10I. Sin embargo, también puedo aumentar el voltaje y mantener la corriente igual aumentando la resistencia 10 veces I = E / R = 10E / 10R. Entonces , con la forma (3), puedo demostrar que es posible aumentar el voltaje (10E) sin tener que aumentar la corriente (mantener la corriente "baja" (I)) .

Parece que hay tres respuestas generales a esta pregunta hasta ahora. Para resumir:

1. Los transformadores son mágicos. Una vez que introduce transformadores, V = IR ya no se aplica, por lo que está bien tener alto voltaje y baja corriente porque el sistema ya no es Ohmic. Sin embargo, el sistema obedece la ecuación del transformador,

2. El sistema de planta de energía - línea de alimentación - receptor se puede modelar esencialmente como un circuito de resistencia única (donde la planta de energía = batería, líneas de alimentación = cables y receptor = resistencia única). Por lo tanto, lo que importa es la resistencia del receptor, y debido a que esa resistencia tiende a ser alta, todo el sistema obedece la ley de Ohm: el alto voltaje y la alta resistencia producen baja corriente

3. $\bigtriangleup V = I R$$\bigtriangleup V = 2V$a lo largo de la línea de alimentación. La línea de alimentación tiene una resistividad bastante baja, por lo que la resistencia total es baja, por lo que la baja caída de voltaje y la baja resistencia producen baja corriente, de acuerdo con la ley de Ohm. De esta manera, está totalmente bien tener valores de alto voltaje y baja corriente en las líneas eléctricas.

De estas tres explicaciones, me inclino a creer la tercera. El primero es solo una reformulación de la ecuación, y no nos da información adicional sobre el mecanismo físico o la lógica de la situación. El segundo es posible, pero parece que sería demasiado complicado por el hecho de que en realidad hay muchos receptores que utilizan líneas eléctricas, por lo que realmente debería modelarse como un circuito mucho más complejo. El tercero nos permite mantener intacta la ley de Ohm y al mismo tiempo eliminarla con las otras ecuaciones relevantes.

Dicho todo esto, este es un modelo simplificado de lo que sucede ignorando los efectos más complicados debido a AC en lugar de DC.

También puede tener alto voltaje y corriente 0, si simplemente desconecta el circuito.