Как мы можем иметь высокое напряжение и малый ток (в трансформаторах), если V = I * полное сопротивление?

Вы правы, ток зависит от импеданса вторичной обмотки. Я думаю, вы запутались в том, каким правилам следовать, когда. Вот правила, которые всегда применяются к идеальным трансформаторам:

Тот факт, что ваш источник питания может обеспечить 1000 вольт при 1 ампер, не означает, что он будет работать при любых обстоятельствах . Мы можем сказать, что если источник подает 1000 В и 1 А на первичную сторону идеального трансформатора, то :

• Ток на вторичной стороне равен$1\cdot\frac {N_P}{N_S}$ампер
• Напряжение на вторичной стороне равно$1000 \cdot\frac {N_S}{N_P}$вольт.
• Кажущийся входной импеданс на первичной стороне имеет величину 1000 Ом.
• Фактическое полное сопротивление нагрузки на вторичной стороне имеет величину$1000\left(\frac {N_S}{N_P}\right)^2$Ом.
• Входная мощность на первичной стороне и выходная мощность на вторичной стороне составляют 1000 Вт.

Если изменить соотношение оборотов$\frac{N_P}{N_S}$кажущийся импеданс первичной обмотки изменится, как если бы вы изменили импеданс фактической нагрузки. Соответственно изменятся напряжения и токи на обеих сторонах.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Да, первичный импеданс (также известный как отраженный импеданс) зависит от соотношения витков из-за взаимной индуктивности. Фактический импеданс нагрузки на вторичной обмотке - это физический импеданс, подключенный к проводам, которые вы называете «приборами». Но, как и в случае с законом Ома, если вы знаете напряжение и ток на первичной стороне и соотношение витков, вы можете рассчитать импеданс на вторичной стороне. Это то, что я делаю выше.

Другими словами: напряжение, приложенное к первичной стороне, определяет напряжение, видимое на вторичной стороне. Вторичное напряжение и импеданс нагрузки определяют вторичный ток. Вторичный ток определяет первичный ток. Первичное напряжение и первичный ток дают вам отраженный (первичный) импеданс.

Думайте об отраженном импедансе как о эквиваленте Thevenin. Если вы подключите резистор 22k к вторичной стороне трансформатора, где$\frac {N_P}{N_S} = 10$, то первичная сторона трансформатора действует как резистор на 220 Ом.

См. также этот вопрос .

РЕДАКТИРОВАТЬ 2: я не эксперт по генераторам, но я все равно попытаюсь ответить на ваш вопрос. :-)

Как правило, напряжение генератора зависит от его скорости. Вращение генератора с постоянной скоростью создает постоянное напряжение (в данном случае напряжение переменного тока). При приложении к нагрузке это напряжение вызывает протекание тока. Ток действует как электромагнит и создает крутящий момент на генераторе, противодействуя его движению. Преодоление этого крутящего момента требует механической энергии. Потребляемая механическая энергия равна произведенной электрической энергии. (Я игнорирую трение и инерцию и говорю только об устойчивом состоянии.)

Если вы подаете постоянное количество механической энергии в генератор, его напряжение будет варьироваться в зависимости от сопротивления нагрузки, сохраняя электрическую мощность равной механической мощности. Но на практике мы обычно хотим, чтобы генератор вырабатывал постоянное напряжение. Таким образом, механическая мощность изменяется для поддержания напряжения.

Трансформатор, как следует из его названия, преобразует различные уровни напряжения. Вы можете использовать эквивалентную схему, чтобы узнать, что ток в первичной обмотке пропорционален нагрузке, приложенной к вторичной обмотке. Если вторичная обмотка остается открытой, то через первичную обмотку протекает только ток намагничивания (очень маленький ток, отклонение по фазе на 90 градусов).

Как возможно иметь высокое напряжение и малый ток? Это возможно, если мощность P поддерживается постоянной.

P=VI ==> V=P/I ... Следовательно, V обратно пропорционально I

с V = P / I, если P поддерживается постоянным, увеличение V приведет к уменьшению I

В течение многих лет обычное объяснение меня никогда не удовлетворяло. Наконец до меня дошло, что:

является следствием и

является реальным движущим фактором. То есть в идеальном трансформаторе ампер-витки в первичной обмотке равны ампер-виткам во вторичной обмотке. В реальном трансформаторе вам обычно просто нужно добавить некоторую утечку в первичную обмотку, и вы получите очень точную модель.

Теперь подумайте о последствиях этого движущего фактора - источник питания, подключенный к первичной обмотке, находится под некоторым напряжением и будет пропускать через обмотку определенное количество тока. Как и в законе Ома, ток определяется сопротивлением обмотки. Полное сопротивление обмотки определяется (в основном) отраженным сопротивлением вторичной обмотки. Первичная обмотка представляет собой отраженный импеданс и результирующие первичные токи. Трансформатор поддерживает ампер-витки, поэтому результирующий ток течет во вторичной обмотке. Когда вы, наконец, сделаете расчет напряжения, вы обнаружите, что соотношение Vp/Vn сохраняется, но на самом деле только как следствие. Иногда соотношение Vp/Vn не соблюдается, и работа с ним таким образом обычно показывает, почему.

Поскольку я перевернул свои рассуждения о трансформаторах в сторону доминирующего режима ампер-витков, многие последствия становятся более интуитивно понятными.

Например, чтобы ответить на ваш первоначальный вопрос, первичные 1000 В доступны для отраженной нагрузки. Фактический ток (и, следовательно, мощность) будет определяться этой нагрузкой.

Чтобы ответить на ваш Редактировать 1: поскольку трансформатор должен выдвигать определенное количество ампер-витков, вторичное сопротивление появляется как отраженное сопротивление на первичной обмотке.

Чтобы ответить на ваш Edit 2: Да, сила меняется. Начните с импеданса нагрузки, рассчитайте отраженный импеданс, рассчитайте результирующий первичный ток, и тогда вы получите отдаваемую мощность. Если вы добавите еще одну нагрузку, импеданс упадет, ток возрастет и, следовательно, мощность возрастет. Номинальная мощность трансформатора является максимальной, а не постоянной.