我已经阅读了不同的论坛并观看了一些 youtube(除了我的教科书阅读),并且解释似乎不足。问题似乎是我们如何首先被教导电压和电流之间的直接关系(即,如果电阻保持不变,电压的增加会导致电流的增加)然后我们被教导关于具有高电压的电源线和低电流(因为否则我们将需要承载高电流的粗线[由于焦耳效应或其他原因,这将面临过热的风险......)。所以请不要向我解释为什么电力线需要高电压、低电流的基础设施原因。我只需要知道高电压,低电流甚至是可能的。到目前为止,我只研究过 DC,所以也许 AC 有可以启发我的规则……
怎么可能有高电压和低电流?这似乎与 E=IR 中的电流和电压之间的关系相矛盾
您对消费者负载和电缆的电阻感到困惑。
关键是功率是电压和电流的乘积。要将相同的功率传输到消费负载,您可以增加电压并减少电流。
如果您家中的灯需要 100W,比如 10V 时需要 10A,则可以直接从发电厂转移。
假设你的房子和工厂之间的电缆有 10 欧姆。如果您从工厂吸收 10A,工厂必须提供 110V:在 10A 时,电缆上会出现 100V 的电压降,再加上您需要的 10V。这意味着,您消耗 100W,而电缆则浪费 1000W。
现在,假设您的房子收到 1000V。
当然,您需要一个变压器将提供的电压转换为灯所需的电压!
工厂消耗的电流现在仅为 0.1A。
电缆上的电压降现在只有 1V,这意味着为 100W 灯供电时会损失 0.1W。这要好得多。
关键是使用变压器,它允许在保持功率的同时转换电压和电流:
$$U_1\cdot I_1=U_2\cdot I_2=const.$$
您将“高压”与“高压损耗”混淆了。欧姆定律控制通过给定电流的电阻两端的电压损失。由于电流低,电压损耗也相应低。
一个字:抵抗。回想一下,电压是通过将电流乘以电阻来计算的。您可以拥有高电位差(这就是电压)和低电流,只需在适当的位置设置一个高电阻来阻止该电流。
可以把它想象成一根水管全开,末端连接着一个软管枪。软管枪充当由用户控制的可变电阻器,因此即使软管中有很高的势能(想要流动的水),阻力如此之大以至于几乎没有水流动。当用户按下扳机时,阻力会降低,直到水流得越来越多。
您的困惑来自于您忘记了接收器的电阻这一事实。基本上它看起来像这样:
power plant -> wire -> receiver -> return wire -> power plant
电线(或发电厂)中的电压很高,电线的电阻很低,所以你认为电流应该很高。对,但现在考虑接收器具有非常高的电阻。这就是使该电路中的电流变低的原因。
因此,由于电线之间的接收器的高电阻,您具有高电压和低电流。这完全符合欧姆定律:\$I=U/R\$ 并且 R 很大,所以 I 很小。
在这个简化的场景中,如果我们增加发电厂的电压,如果我们想保持接收器的功率恒定,我们还必须增加接收器的电阻。
实际上,接收器在将高压转换为低压的变压器后面运行(恒定的,例如欧洲的 230V)。所以在上述场景中,当我们增加发电厂的电压时,我们只需要改变变压器(它们的电阻) - 不需要改变接收器的电阻。所有这些对最终用户都是透明的。
这解释了如何可能具有高电压和低电流。为什么它更好?
请记住与电阻和电流相关的功率公式 - 它是 \$P=I^2*R\$。如果您有一根具有恒定电阻 R 的电线,然后将电流降低 2 倍(通过将电压增加 2 倍),则该电线中的功率损失减少 4 倍。这就是为什么有一个高电压是好的。