Почему мощность так часто ассоциируется с током, а не с напряжением?

Кажется, что всякий раз, когда люди говорят о мощности, их действительно интересует только ток, а не напряжение.

Возможно, несведущие люди, но каждый компетентный инженер-электрик знает, что необходимо учитывать как напряжение, так и силу тока.

Хотя коэффициент усиления эмиттерного повторителя по напряжению при слабом сигнале немного меньше 1, коэффициент усиления по току при слабом сигнале обычно больше 1.

Здесь нет никакого расхождения. Авторы отмечают, что если есть усиление по току , то для увеличения мощности не требуется усиления по напряжению. Таким образом, миф, который они пытаются развеять, заключается в том, что вы не можете получить прирост мощности без усиления по напряжению — прямо противоположное тому, что, по вашему мнению, беспокоит людей.

Одно из объяснений, которое я могу придумать, заключается в том, что в разомкнутой цепи может быть напряжение, поэтому увеличение этого напряжения теоретически увеличит мощность.

Если выход имеет разомкнутую цепь, то он не будет потреблять ток, поэтому не может быть никакого увеличения мощности. Однако все же может быть полезно учитывать коэффициент усиления по напряжению, если это напряжение может поддерживаться нагрузкой.

В некоторых схемах (например, видеоусилителях) импедансы источника и нагрузки согласованы, в результате чего в источнике теряется половина выходного напряжения и мощности. В этом случае вы, как правило, учитываете коэффициент усиления по напряжению только под нагрузкой (поэтому видеоусилитель с коэффициентом усиления по напряжению холостого хода, равным 2, на самом деле является буфером единичного усиления).

В других (например, аудиоусилителях) импеданс нагрузки обычно намного выше, чем импеданс источника, поэтому коэффициент усиления по напряжению остается (почти) постоянным независимо от того, работает ли нагрузка или разомкнута цепь. Если импеданс нагрузки уменьшить, то он будет потреблять больше тока и мощности при том же напряжении. Это не важно для сигналов низкого уровня, поэтому обычно учитывается только напряжение. Выходная мощность усилителя мощности звука очень важна, поэтому всегда учитывается импеданс динамика, но выходное напряжение и ток упоминаются редко.

Вы правы, что мощность зависит как от тока, так и от напряжения.

Бывают ситуации, когда одно важнее другого. Используя приведенный пример усилителя с эмиттерным повторителем (он же общий коллектор), коэффициент усиления по напряжению почти равен 1 (не очень интересно), поэтому весь коэффициент усиления по мощности приходится на коэффициент усиления по току.

А вот провод такой же транзистор, как и усилитель с общей базой - вход подается на эмиттер. Теперь большая часть тока появляется на коллекторе (т. е. коэффициент усиления по току почти равен 1; вы теряете крошечную часть на базе), поэтому весь прирост мощности происходит за счет усиления по напряжению.

И, конечно же, общий эмиттер имеет усиление как по напряжению, так и по току, следовательно, относительно высокое усиление по мощности.

Однако бывают случаи, когда мощность наиболее удобно выражать как I^2R — часто впустую потребляемая мощность в двигателе или длинном кабеле.

Рассмотрим линию электропередачи, подающую напряжение V и ток I в другой город. Мощность, затрачиваемая на передачу, не зависит от V и пропорциональна I^2.

Теперь полезно связать потерянную мощность с током; мы видим, что для минимизации отходов мы хотим уменьшить ток. Итак, чтобы передать ту же мощность, мы хотим увеличить напряжение. Вот почему используются высоковольтные линии электропередачи, несмотря на стоимость трансформаторов на обоих концах.

Естественно, мощность, передаваемая в нагрузку, равна VL * I (где VL измеряется на стороне нагрузки), а требуемая мощность равна VG * I (где VG измеряется на генераторе) - и разница (VG - VL) равна падение напряжения на кабеле = I*R.

Аналогичный случай наблюдается и в электродвигателях, где основные потери мощности составляют I^2R потерь в сопротивлении обмотки R. Аналогичных потерь от напряжения нет, отсюда следует, что двигатель наиболее эффективно работает при относительно высокой скорости (скорости пропорциональна напряжению) и относительно низкой моментной нагрузкой (крутящий момент пропорционален току).

В обоих этих и, возможно, других случаях размышления о бесполезной трате энергии с точки зрения главным образом тока приводят к полезным выводам.

Я думаю, вы ответили на свой вопрос в части «редактировать».

Это верно,$P = VI$, но в уравнении, которое вы написали,$P = IR = \frac{V^2}{R} = I^2R$, более очевидно, что в игре есть и сопротивление.

Мощность – это работа, совершаемая в единицу времени, или, лучше сказать, количество энергии, потребляемой в единицу времени.
Напряжение - это потенциальная энергия , и у меня может быть большой источник напряжения, но если мы не подключим резистор к источнику, энергия останется «потенциальной», не выполняя никакой работы.
Когда мы подключаем нагрузку, течет ток и «делаем что-то».

Но... Вы это уже написали более лаконично, в "РЕДАКТИРОВАНИЕ". :-)

Хотя напряжение может меняться/меняется, многие устройства рассчитаны на фиксированное напряжение, поэтому для изменения мощности вы меняете ток. Мощность переменного тока, выходящая из стены, конечно, переменная, но ее амплитуда и частота фиксированы, это ток, который привязан к мощности, предполагая, что V фиксировано. Система на основе батареи, хотя напряжение может варьироваться, больше всего изменяется ток. Почти все рассчитано на фиксированное напряжение, а ток меняется, поэтому, если вы держите V постоянным, то P связано с I, и обычно вам нужно говорить только об I.

Я думаю, это может быть связано с тем, что мощность прямо пропорциональна как току, так и падению напряжения (а не только «напряжению» в смысле напряжения на землю). Мощность, рассеиваемая на любом устройстве,$P=I \Delta V$, где$V$это падение напряжения на клеммах. Когда вы смотрите на различные устройства, последовательно включенные в данный участок цепи, каждое падение напряжения может сильно различаться, но ток является общим для всех них. В этой ситуации ток помогает лучше контролировать мощность.

См. также этот другой вопрос .