Vezető melegedése a feszültségtől vagy az áramerősségtől függ?

Nyilván az okozza a zavart a fejekben, hogy három képlet is létezik:

P=UI

P=RI^2

P=U^2/R

De ennek csak az az oka, hogy létezik egy másik összefüggés is:

I=U/R vagy U= IR vagy R=U/I, kinek hogy tetszik.

Így látszólag a teljesítmény bármitől függhet, ráadásul szinte ellentmondó módon. A 2. képletben például a teljesítmény egyenesen arányos az ellenállással, a harmadikban meg fordítva arányos. Akkor most mi van?

Az van, hogy azt kell nézni, hogy minek mi az oka.

A hőfejlődés oka az áram, az áram oka pedig a feszültség. Így persze mondhatjuk, hogy maga a feszültség is ok, de az csak másodlagos, közvetett oka, és az áramerősségen, mint elsődleges okon keresztül hat.

Vegyünk egy analóg példát:

Legyen az autópálya a vezeték, az autók áramlása az áram, a feszültség pedig valamilyen ok, ami az autók áramlását okozza vagy megnöveli. Mondjuk az, hogy jó idő van, és mindenki megy a Balatonra. A vezetékben fejlődő hő pedig legyen az autópályán időegységenként történő balesetek száma.

Ha több autó van az autópályán, több lesz a baleset. Vagyis a balesetek közvetlen oka az autók sűrűsége, az áramlás erőssége. Az már egy másik dolog, hogy azért vannak sokan a pályán, mert jó az idő. De mégsem mondjuk azt, hogy a sok balesetet a jó idő okozza, ugye?

Ugyanígy a fejlődő hőt sem közvetlenül a feszültség okozza, hanem maga az áram. (Amit persze nyilván a feszültség okoz.)

megismétlem az első válaszomat:

"A teljesítménytől, ami a feszültség és az áramerősség szorzata.

Vagyis mindkettőtől függ."

Értelmezzük már helyesen a dolgokat. A vezető "melegedése" a vezetőben keletkező (pontosabban disszipálódó" hőmennyiséget jelenti, amit egyértelműen a vezetőre jutó elektromos TELJESÍTMÉNY fog megszabni. (Tehát nem a feszültség, nem az áram, és nem is az áram négyzete, hanem a TELJESÍTMÉNY, ami a vezetőre esik.)

A teljesítményt több adatból is ki lehet számítani, a fentebb megadott képletek bármelyike alkalmas rá. Azt használjuk, amihez megvannak a kiindulási adatok. Ha ismerjük az áramerősséget és a (vezetőn eső) feszültséget, akkor a "P=UI" képletet használjuk, ha valamelyiket nem tudjuk, de a vezető ellenállását igen (a hossza, keresztmetszete és anyaga alapján számítható), akkor a "P=RI^2" vagy a "P=U^2/R" képleteket használjuk.

A kérdező által feltett kérdés eldöntendő jellegű volt, és a helyes válasz rá az, hogy (így ahogy megkérdezte) MINDKETTŐTŐL függ, tehát nem vagy-vagy, hanem a feszültség is, és az áramerősség is befolyásolja a vezető melegedését, mivel mindkettő befolyásolja azt a TELJESÍTMÉNYT, ami a vezetőt melegíti.

Vagyis fenntartom, hogy a kérdező által feltett kérdésre a korrekt válasz az, hogy MINDKETTŐTŐL függ.

13#

Ismételd már át a villamos energia továbbítása témakört.

Ilyesmi címszavakat keressél: transzformátor, nagyfeszültségi hálózatok stb.

Szerinted akkor miért nagyfeszültségű hálózattal továbbítják a villamos energiát nagy távolságra?

Mert bizony a továbbított villamos teljesítmény nem változik miután fel vagy le transzformálnak de a vezetékeken keletkező veszteség az igen...

@szigula

"Ismételd már át a villamos energia továbbítása témakört."

Erről szól az életem. Villamosmérnök vagyok, 1981-ben végeztem, ami régen volt ugyan, de nem hiszem, hogy ennyit felejtettem volna. :-)

"Szerinted akkor miért nagyfeszültségű hálózattal továbbítják a villamos energiát nagy távolságra?"

Azért, mert a vezető ellenállása egy bizonyos távolságra ADOTT - ez az átmérőből, hosszból, és az anyagból fakadó jellemző. Úgy kell mérezni az átvitelt, hogy azon a legkisebb TELJESÍTMÉNY menjen veszendőbe.

- A vezeték egyszerűen soros ellenállásként viselkedik, vagyis FESZÜLTSÉGOSZTÁST eredményez, amely a generátor feszültségét megosztja a fogyasztó és a vezeték között.

- Az áramerősség ugyanakkora a vezetékben is, és a fogyasztóban is, ez a soros kapcsolásból adódik. Tehát ha el akarjuk tolni a TELJESÍTMÉNY ELOSZLÁST a fogyasztó javára, akkor el kell tolnunk a FESZÜLTSÉGOSZTÁST a fogyasztó javára és a vezeték terhére, így ugyanakkora áram esetén nagyobb teljesítmény fog jutni a fogyasztóra, és kisebb a vezetékre.

- A vezetékre jutó kisebb feszültség akkor érhető el, ha a vezető ellenállása elhanyagolható a fogyasztó (pl. transzformátor) belső ellenállásához (reaktanciájához) képest.

- A cél a FOGYASZTÓ ELLÁTÁSA megfelelő elektromos teljesítménnyel, ezért ha nagyobb a fogyasztó ellenállása, akkor nagyobb feszültség esik rajta (és kisebb a vezetéken) a generátor feszültségéből. Emiatt CÉLSZERŰ igen nagy belső ellenállású fogyasztókat használni (tulajdonképpen mindenütt), mert így a vezető ellenállása elhanyagolható lesz a fogyasztóéhoz képest, és így az elektromos TELJESÍTMÉNY nagy része a fogyasztóra fog jutni, és csak kis mennyiség jut a vezetékre (nem utolsó sorban vékony vezetéket lehet használni).

- A feszültség növelésnek a biztonság szab határt, mert otthoni körülmények között nem lenne célszerű 10kV-os, vagy éppen 120kV-os fogyasztókat használni (bár ezek csak néhány mA áramot vennének fel), mert életveszélyes lenne.

Vagyis egy olyan körben, ahol van generátor, fogyasztó, és vezeték, a GENERÁTOR TELJESÍTMÉNYE az ellenállások arányában oszlik meg a generátor, a fogyasztó, és a vezeték között. Azért használunk nagy feszültséget az átvitel során, mert így adott távvezeték jellemzők esetén megnövelhetjük a generátor és a fogyasztó belső ellenállását, és így csökkenteni tudjuk a VEZETÉKRE ESŐ TELJESÍTMÉNYT.

Ezt elérhetnénk éppen a vezető ellenállásának csökkentésével is, de akkor növelni kellene a vezeték átmérőjét, vagy drágább anyagot (rezet) kellene használni a távvezetékekben is, és ez sokkal drágább lenne, mint a feszültség feltranszformálása.

És harmadszor is mondom: a vezető melegedése a vezetőre jutó TELJESÍTMÉNYTŐL függ, az pedig a vezetőn mérhető FESZÜLTSÉG (kapocsfeszültség), és a vezetőn átfolyó ÁRAMERŐSSÉG szorzata. És ez igaz BÁRMILYEN anyagú, hosszúságú, átmérőjű vezetőről is van szó. Ezért nem szokták a vezető ellenállásához kötni, mert az a vezető jellemzője, míg a feszültség és az áramerősség pedig a vezeték tulajdonságaitól FÜGGETLEN mennyiségek, a vezeték bármilyen ismerete nélkül is megadják a VESZTESÉGI TELJESÍTMÉNY értékét (P = U * I)

Amit írtál egyébként az átfolyó áram négyzetével, az igaz, de az így számot teljesítmény (P = I^2 * R) nem független a vezetéktől - márpedig ha holnap lecserélem a vezetéket, akkor megváltozhat az ellenállása (amit nem ismerek) és akkor is számolnom kell a teljesítményt. Ezt pedig a legegyszerűbben a FESZÜLTSÉGEK és az ÁRAMERŐSSÉGEK ismeretében tudom elvégezni, mert ezek egyszerűen, könnyen mérhető dolgok.

Egy távvezeték ellenállását megmérni pedig nem egyszerű dolog (mivel az egyik vége itt van, a másik meg 150 km-rel arrébb), sőt, ezt éppen a feszültségeloszlásokból szoktuk számítani.

Remélem, kielégítő volt a válaszom a kérdésedre.

"És harmadszor is mondom: a vezető melegedése a vezetőre jutó TELJESÍTMÉNYTŐL függ, az pedig a vezetőn mérhető FESZÜLTSÉG (kapocsfeszültség), és a vezetőn átfolyó ÁRAMERŐSSÉG szorzata."

Az első mondatodat nem vitatom hiszen melegedéshez teljesítmény kell és nyilván a vezetékre eső teljesítményével lesz egyenlő.

A második mondatod hibás hiszen a Joule hő a VEZETÉKEN ESŐ !! (NEm kapocsfeszültség) feszültség és az áramerősség szorzata. A vezetéken eső feszültség pedig arányos a vezeték ellenállásával.

A vezetékek vesztesége arányos a rajta ÁTFOLYÓ ÁRAM NÉGYZETÉVEL és annak ELLENÁLLÁSÁVAL.!!!!!!!!!!!!

Nem kell ezt ragozni meg kis esszét írni róla mi van akkor ha vezetéket cserélek...

"Nem kell ezt ragozni meg kis esszét írni róla mi van akkor ha vezetéket cserélek..."

Teljesen igazad van.

P = U * I

Légy kedves értelmezd. Ennyi.

Utolsó válaszoló. Én is villamosmérnök vagyok.

Feszültség szakadáson is eshet... tudod mit? Lemegyünk dedóba, és elmagyarázom mi folyik itt.

A disszipáció, vagyis a vezető melegedése, amiatt jön létre, mert az elektronok pl. a fémekben, az atomtörzsekbe ütköznek. Ezt el is tudod képzelni: Van egy rácsszerkezet, és ahogy haladnak az elektronok a vezető anyagban, hellyel közzel beleütköznek az anyag atomtörzseibe, ekkor többletenergia jön létre hő formájában. Olyan ez mint a súrlódás, csak egy quantum fizika.

Magyarul: Kizárólag az áram nagyságától függ a melegedés. Ahogy te is írtad, P = U * I

Ez valóban igaz. De az is igaz, hogy U = R * I, és emiatt P = R * I * I

Azért fontos ezt megjegyezni, mert feszültséggenerátoros üzemmódban, ahogy a valóságban működik a hálózat, a feszültség fix értékű, nem ingadozó ( ez lenne a cél, hogy a nemzetközi ISO szabványoknak megfeleljen a hálózat ). Ami tehát változhat a P = U * I képletben, az az áram. Az áram nagyságát pedig a vezető ellenállása határozza meg.

Többet erről nem kívánok írni, csak rajtad múlik, hogy megérted-e vagy sem.