Сопротивление или напряжение более эффективны для снижения потерь мощности?

Если мы увеличим сопротивление компонента, не сможем ли мы эффективно уменьшить потери мощности в проводе?

Это то же самое, что сказать, что нужно спроектировать компонент для работы при низком токе высокого напряжения, что мы и делаем в высоковольтных линиях электропередач.

Однако вы, кажется, запутались в своем вопросе. Вы начинаете путать мощность, подаваемую на нагрузку, с мощностью, растраченной в нагрузке.

Вы также говорите об увеличении сопротивления компонентов после повышения напряжения, чтобы уменьшить потери мощности в проводе из-за увеличения тока от более высокого напряжения. Это неправильное мышление. Если у меня есть нагрузка 100 Вт, которая работает при 50 В при 2 А, и я хочу уменьшить потери в проводе, я перепроектирую нагрузку, чтобы иметь более высокое сопротивление, чтобы она могла производить ту же мощность при более низком токе. Это означает, что напряжение должно быть выше. Я увеличил сопротивление, потому что это необходимо для поддержания одинаковой мощности нагрузки при работе от источника более высокого напряжения.

Приняв сопротивление провода как$r$и внешнее сопротивление, используемое в цепи$R$, то полное сопротивление цепи равно$R+r$.

Теперь, если подаваемое напряжение$V$то ток в проводе равен

$I = \frac {V}{R+r}$.

Теперь общие потери мощности в цепи

$I ^2 R + I^2r = \frac{V^2}{(R+r)^2} (R + r) = \frac{V^2}{R+r}$.

Таким образом, при уменьшении разности потенциалов наполовину потеря мощности составит одну четверть. А увеличение внешнего сопротивления приведет к уменьшению тока в цепи, но падение мощности потерь будет меньше, чем в предыдущем случае.

Не совсем понятно, что вы спрашиваете. Но если вы спрашиваете, оказывает ли источник напряжения или сопротивление большее влияние на рассеяние мощности, то форма уравнения для мощности, на которую вы должны обратить внимание, выглядит так:

Предположим, источник напряжения$V$это батарея, подключенная через резистор$R$. Далее предположим, что внутреннее сопротивление батареи пренебрежимо мало по сравнению с любым значением$R$мы хотим рассмотреть.

Из уравнения видно, что рассеиваемая мощность обратно пропорциональна сопротивлению батареи, в то время как она изменяется пропорционально квадрату напряжения на клеммах батареи.$V$. Следовательно, уменьшение напряжения приводит к большему снижению рассеиваемой мощности, чем увеличение сопротивления.

Если это не то, что вы хотели знать, дайте мне знать, и я либо удалю свой ответ, либо исправлю его.

Надеюсь, поможет.

Если напряжение источника увеличивается, [тогда] ток в цепи увеличивается...

На самом деле у вас это точно наоборот.

Проблема в том, что вы неправильно понимаете контекст, в котором они «повышают напряжение». Они не говорят о повышении напряжения в какой-то существующей цепи, которая питает, например, какую-то существующую лампочку. Они говорят о корректировке конструкции системы распределения электроэнергии.

Предположим, вы хотите подать 100 Вт на лампочку. Если вы проектируете систему, в которой лампочки рассчитаны на питание 10 В, то вам придется подавать 10 А, чтобы зажечь лампочку. Но если вы проектируете систему для работы при 100 В, вам нужно будет подавать только 1 А. «Увеличение» проектного напряжения дает вам систему, в которой потребуется меньший ток.

Обычно утверждается, что увеличение напряжения источника снижает потери мощности.

Там конкретно говорят о потерях мощности в распределительной сети. Провода, распределяющие питание, имеют сопротивление. Это мало, но этого достаточно, чтобы иметь значение. Предположим, что провод, который соединяет вашу лампочку с электростанцией, имеет сопротивление 1/10 Ома. Если система подает на лампочку ток 1 А, то 1/10 ватта ($1^2\times{}0.1$) будет "теряться" в проводе. Но если в вашей системе нужно подавать на лампочку 10А, то потери будут$10^2\times{}0.1$или 10 Вт.

Дистрибьюторская сеть, которая использует$10\times{}$напряжение составляет всего 1/100 от$I^2R$потери.

Увеличение напряжения источника не уменьшает потери мощности.

Я думаю, вы говорите о передаче электроэнергии по высоким напряжениям. Но этот случай отличается от обычного случая (только резистор). Здесь вы не можете использовать соотношение V = I*R, потому что преобразование низкого напряжения в высокое отличается от увеличения напряжения источника. Увеличение уровня напряжения в повышающем трансформаторе происходит за счет снижения тока. Вы должны использовать соотношение постоянной мощности, которое P = I ₁ *V ₁ = I ₂ *V ₂ = константа для расчета тока с повышенным напряжением.

Переходя ко второму вопросу, как вы увеличите сопротивление компонента. Если вы добавите внешний резистор с компонентом последовательно, это определенно уменьшит ток в цепи, но тогда будут дополнительные потери мощности на добавленном резисторе. Также уменьшится падение напряжения на компоненте. Но электрические компоненты требуют определенного уровня напряжения для работы.

Таким образом, мы не можем уменьшить потери мощности.