電力損失（抵抗損失）について質問です。

電力損失（抵抗損失）について質問です。
抵抗損失はI^2*Rと表され、一般的に電流の二乗に比例するので高電圧の方が電力損失が高いと言われています。しかし、I^2*R＝ワット数なので、結局のところ電力損失は送る電力に比例するのではないかと考えました。
また、送電線が同じである限り抵抗値は所与なので、電圧が上がればそれに伴い電流も増えるはずです。つまり電圧を高くするメリットは電力損失が減ることではなく、一度に送ることのできる電力が増えることなのではないかと考えたのですが、この考えは間違っていますか？

質問者からの補足コメント

• 回答ありがとうございます。
  RI＝Vなので式変形するとU＝VIになりませんか？

  No.1の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/05/22 18:11

• 回答ありがとうございます。
  線間電圧と一本の送電線の両端間にかかる電圧というのがいまいちよくわかりません。

  No.6の回答に寄せられた補足コメントです。 補足日時：2023/05/23 14:43

• たとえば①高電圧②低電圧の場合、以下のはずです。
  
  ①定格出力50W 10V 5A、電線2.5Ωの場合、流れる電流は40W4A
  ②定格出力50W 5V 10A、電線2.5Ωの場合、流れる電流は10W2A
  
  電圧を上げればそれに比例して流れる電流も増えるのではないでしょうか。

    補足日時：2023/05/23 14:48

No.14 回答者： tknakamuri 回答日時： 2023/05/24 10:32

>電圧が上がればそれに伴い電流も増えるはずです。

送電元で同じ電力を送る場合、高電圧であれば少ない電流で済みます。
そのため送電抵抗の損失 IR^2 は減ります。

>送電線が同じである限り抵抗値は所与なので、

これは誤り。

受電側で何千ボルトもの高電圧をそのまま受けられません。
最寄りの柱上トランスで 100V に落として使っているのです。

送電側の電圧を上げるほど、トランスによる
変圧比（N)も大きくなるのです。

電圧を 1/N倍に落とすと、高圧側から見て負荷抵抗は N^2 倍に
増えて見えます。つまり高圧側の電流は減るのです。

この辺は送電の基本の基本です。まず全体像をつかみましょう。

No.13 回答者： pooh2016 回答日時： 2023/05/23 21:47

>①定格出力50W 10V 5A、電線2.5Ωの場合、流れる電流は40W4A

>②定格出力50W 5V 10A、電線2.5Ωの場合、流れる電流は10W2A
何を説明しているのかよくわかりません。
5Aがなぜ4Aになるのか、
10Aが2Aになる意味が．．．．

No.12 回答者： rnakamra 回答日時： 2023/05/23 19:44

#6です。

>線間電圧と一本の送電線の両端間にかかる電圧というのがいまいちよくわかりません。

ここが一番重要なところ。
図示できないのですが、できるだけわかりやすく説明しましょう。

発電A------------------B負
設備D------------------C荷
AとB,CとDの間にあるのが送電線です。
質問者が書いたV=RIの式ですが、これはA-B間の電圧をVとしたときに成り立つ式です。

ですが、実際の送電電圧はA-D間の電圧なのです。

で、重要なこととしてA-D間の電圧を上げる場合、負荷はその電圧では使えないためB-Cに変電設備を取り付けます。
発電A------------------B変電B'負
設備D------------------C設備C'荷
で、この変電設備のインピーダンスは非常に大きい。負荷よりも大きい。
例えばB-C間電圧がB'-C'間電圧の10倍の場合、発電側から見た変電設備の抵抗は負荷の設備の100倍となります。
そのためA-D間の電圧10倍になっても抵抗が100倍となるためA-B間を流れる電流は1/10くらいの大きさになります。

この変電設備のもつ抵抗変換の作用で、送電電圧を上げることで電流を減らすことができます。

結果としてA-D間の電圧を上げるとA-B間、C-D間の電圧は下がります。

送電電圧(A-D間電圧)を上げることと送電線にかかる電圧(A-B間電圧,C-D間電圧)を区別しないからV=IRだから電流が増える、などという思い込みをするのです。

No.11 回答者： 人は皆親戚 回答日時： 2023/05/23 17:45

質問の意味がさっぱり分かりません。

質問/回答は言葉だけでは分かるものではありません。
ご自分の考え方を添付図のように作って計算したもので質問すると正確な回答が得られるはずです。
電圧を上げればそれに比例して流れる電流も増えるのではないでしょうか？と言う疑問は聴くばかりでなくて自分で計算しないと理解できないはずです。

No.10 回答者： endlessriver 回答日時： 2023/05/23 16:13

全く人の言うことを聞く気が無いのですね。

わざとですか。

つまり、対話、議論が成り立たないということです。

No.9 回答者： puyo3155 回答日時： 2023/05/23 15:58

電圧を上げればそれに比例して流れる電流も増えるのではないでしょうか。

回答読みなよ、人の話聞きなよ。

いい？　同じ電力を送るとき

高電圧　で　低電流で送るか？
低電圧　で　高電流で送るか？

の比較をしているの！！電力とは、電流✕電圧です。

No.8 回答者： rnakamra 回答日時： 2023/05/23 15:45

#6です。

補足に対してですが、やはり勘違いも甚だしい。
あなたは電圧が全て電線にかかると思っているようだがそれはない。

>たとえば①高電圧②低電圧の場合、以下のはずです。

①定格出力50W 10V 5A、電線2.5Ωの場合、流れる電流は40W4A
②定格出力50W 5V 10A、電線2.5Ωの場合、流れる電流は10W2A

この計算において電圧が全て電線にかかっているとして計算していますね。
そんな馬鹿なシステムあるわけない。それは送電線ではなく電熱線だ。

送電において、100Vを需要家に送る場合、最終段のトランスの出力電圧は102Vくらいじゃないの?
途中の電線の電圧降下は1-2V程度ですよ。
送電というのは電力を効率よく需要家に送ることが目的であり、電線での電圧降下は負荷の電圧降下よりも圧倒的に小さいのです。

負荷を無視して送電線の抵抗だけに全ての電圧がかかるという無茶苦茶な計算をすれば違う結果が出て当たり前です。

①定格出力50W 10V 5A、電線2.5Ωの場合
このようなシステムにおいては負荷は50Ωくらいないと使い物にならない。
計算しやすいように負荷を47.5Ωとすると、全体の抵抗値は50Ω、この時流れる電流は0.2Aです。5Aも流せません。

負荷が無い場合？その場合、回路が閉じていないのでそもそも電流は流れません。送電線だけで閉じたループ等あり得ません。必ず負荷があるのです。

ついでに言うと、送電電圧を上げると最終的にトランスで電圧を下げる必要があります。降圧するトランスでは１次側のインピーダンスがかなり大きくなります。このトランスの見た目のインピーダンスで電流は小さくなります。そのため上げた分の電圧以上にトランスの電圧降下が大きくなり、電線での電圧降下が小さくなるのです。
送電電圧を上げると電線での電圧降下は小さくなるのです。

No.7 回答者： pooh2016 回答日時： 2023/05/23 12:37

送る電力と損失をごっちゃにしていらっしゃるように感じます。

>電圧が上がればそれに伴い電流も増えるはずです。
この言葉の先に「同じ電力を送る場合」とつけてみてください。
「同じ電力を送る場合、電圧が上がればそれに伴い電流は減る」となります。すなわち、電圧を上げれば電流が減り損失が減る。

>送電線が同じである限り抵抗値は所与なので、電圧が上がればそれに伴い
>電流も増えるはずです。
その場合は電流が増え損失も増えますが、それ以上に送る電力が増えます。
損失率は減ることになります。（逆に言うと送電効率が上昇する）

No.6 回答者： rnakamra 回答日時： 2023/05/22 23:48

質問者は高電圧ということの意味を勘違いしていますね。

質問者がV=RIの式を提示して高電圧であればIが大きくなるといっています。

送電の電圧を上げる、というのは上の式のVのことをさしているのではありません。

V=RIの式のVが意味する電圧は送電線の両端にかかる電圧です。

送電の高電圧、というところの電圧は二つの送電線の間の電圧のことであり一本の線の両端にかかる電圧ではないのです。

送電線の線間電圧を上げると、電流を減らすことができます。
電流が減れば、V=RIの式からわかる通り、一本の電線の両端間にかかる電圧は小さくなります。

質問者は線間電圧と一本の送電線の両端間にかかる電圧を混同しているのです。

No.5 回答者： puyo3155 回答日時： 2023/05/22 20:44

電力　＝　電流　✕　電圧　ですね。

なので、同じ電力を送るなら、電流と電圧は反比例しますね。

言い換えれば、

・　高電圧で送ると電流は少なくなる。
・　電流が少ないと、抵抗による発熱が減る。

つまりロスがなくなるってことです。