P=IVP=IVP = IV y V=IRV=IRV = IR

Como explica este artículo de Wikipedia :

Para una cantidad dada de potencia, un voltaje más alto reduce la corriente y, por lo tanto, las pérdidas resistivas en el conductor. Por ejemplo, elevar el voltaje por un factor de 10 reduce la corriente por un factor correspondiente de$10$y por lo tanto el$I^2 R$pérdidas por un factor de$100$, siempre que se utilicen conductores del mismo tamaño en ambos casos.

La clave para entender aquí es que la potencia de la línea de alto voltaje no son las pérdidas de calor en el cable, sino el trabajo útil realizado en el resto del circuito (la carga). (Este trabajo útil también se puede ver como una resistencia con sus propias pérdidas de Joule como potencia). Esencialmente, uno puede pensar en él como dos resistencias conectadas en serie, de las cuales la resistencia del cable es, con mucho, la más pequeña:$R_{line}\ll R_{load}$. Una mayor resistencia de carga conduce a un voltaje más alto, pero a una corriente más pequeña en el circuito y, en consecuencia, a pérdidas de calor más pequeñas en los cables.

En ecuaciones:

Si las líneas de transmisión fueran todas de CC y sin ningún dispositivo intermediario entre generadores y consumidores, la suma de las corrientes de todos los consumidores sería la corriente de las líneas. Al igual que el suministro de agua. Y los voltajes de la línea de transmisión serían de 110 V.

Pero la corriente alterna hace posible el uso de transformadores. Entonces, un voltaje enorme y una corriente manejable pueden entregar una gran potencia en las líneas de transmisión.$(P = V_tI_t)$. Más cerca de los consumidores, los transformadores reducen el voltaje. De esa manera,$\sum V_cI_c = V_tI_t$, y$\sum I_c >> I_t$.

En realidad, también es posible hacer el truco con CC, pero no con los tradicionales transformadores simples.

Tenga en cuenta que el$V=IR$(o$\tilde{V}=\tilde{I}Z$, pero el mismo concepto) se refiere a la caída de voltaje a lo largo del cable, no al voltaje de la señal. Si se aumenta el voltaje y se disminuye la corriente, por ejemplo, mediante un transformador elevador, la pérdida de potencia en el cable disminuye (es por eso que la electricidad siempre se transmite a alto voltaje). Esto nos dice que tanto la caída de voltaje a través del cable como la corriente a través del cable han disminuido.

Hay más de un voltaje relevante en el circuito. Es necesario distinguir entre ellos.

Un modelo simple de un sistema de transmisión de energía sería un cable que va desde el generador hasta una "resistencia de carga" a la que desea suministrar energía, y otro cable que va desde el otro extremo de la resistencia de carga hasta el generador.

Primero considere la carga. Porque$P = VI$, puede suministrar la misma potencia a una carga usando un voltaje pequeño,$V_{load}$, a través de la carga y una gran corriente, o un gran voltaje y una pequeña corriente. Pero, argumentas,$V_{load} = IR_{load}$, por lo que aumenta$V_{load}$debe aumentar$I$. Equivocado. Lo que quizás no haya notado es que la resistencia de la carga se elige para que sea diferente en los dos casos. Para usar la misma potencia, se necesita una carga de mayor resistencia si se va a alimentar con un voltaje más alto. Entonces, mediante la elección adecuada de$R_{load}$¡la corriente en realidad puede ser más pequeña que con un voltaje más bajo! En la práctica, se utilizan transformadores para hacer que la resistencia de carga efectiva sea lo que se necesita.]

Ahora considere los cables de transmisión. Estos tienen resistencias fijas. Entonces el voltaje,$V_{wire}$, a través de cada cable (es decir, entre un extremo del cable y el otro extremo) es simplemente proporcional a la corriente, y la potencia desperdiciada en cada cable es$P=I^2R_{wire}$. Entonces, un sistema de alto voltaje (uno en el que la carga se ha elegido para aceptar un alto voltaje) tomará una corriente más baja, y dado que es la misma corriente que pasa por los cables, el voltaje a través de los cables será menor, y el desperdicio el poder será menor.

I es directamente proporcional a V, cuando asumimos que el circuito tiene una resistencia constante (y potencia variable)

I es inversamente proporcional a V, cuando asumimos que el circuito tiene una potencia constante (y una resistencia variable)

Entonces, si aumenta V, pero mantiene la potencia constante aumentando la resistencia del circuito, la corriente disminuye.

"¿Cómo es la energía igual si la corriente disminuye?"

$P=I^2R$, es decir, depende tanto de la resistencia como de la corriente.

"Si los electrones están ganando menos energía cinética a medida que la corriente es menor ahora, ¿a dónde va la energía restante de la fuente de voltaje?"

La energía extra va a la resistencia. Tuvimos que aumentar la resistencia para mantener la potencia constante. La resistencia ahora aumentada consume más energía. Los electrones transfieren su energía a esta resistencia.