Masz rację, że moc jest iloczynem napięcia i prądu. Oznaczałoby to, że każda kombinacja napięcia x prądu byłaby w porządku, pod warunkiem, że osiągnie pożądaną moc.
Jednak w realnym świecie mamy różne realia, które przeszkadzają. Największym problemem jest to, że przy niskim napięciu prąd musi być wysoki, a wysoki prąd jest drogi, duży i / lub nieefektywny. Istnieje również ograniczenie napięcia, powyżej którego staje się niewygodne, czyli drogie lub duże. Dlatego na środku znajduje się umiarkowany zasięg, który najlepiej działa z niewygodną fizyką, z jaką mamy do czynienia.
Korzystając z urządzenia o mocy 60 W jako przykładu, zacznij od uwzględnienia 120 V i 500 mA. Nie przesuwa się też żadnych ograniczeń, które skutkują nietypowymi trudnościami lub kosztami. Izolacja do 200 V (zawsze pozostawia pewien margines, szczególnie dla oceny izolacji) prawie się zdarza, chyba że spróbujesz tego nie robić. 500 mA nie wymaga niezwykle grubego ani drogiego drutu.
5 V i 12 A jest z pewnością wykonalne, ale już nie można po prostu użyć zwykłego drutu „podłączeniowego”. Drut do obsługi 12 A będzie grubszy i będzie kosztował znacznie więcej niż drut, który może obsłużyć 500 mA. Oznacza to więcej miedzi, która kosztuje prawdziwe pieniądze, sprawia, że drut jest mniej elastyczny i grubszy.
Z drugiej strony niewiele zyskałeś, spadając ze 120 V do 5 V. Jedną z zalet jest ocena bezpieczeństwa. Zasadniczo przy 48 V i poniżej wszystko staje się prostsze w zakresie regulacji. Do momentu obniżenia napięcia do 30 V tranzystory nie są zbyt oszczędne i tym podobne, jeśli muszą obsłużyć tylko 10 V.
Idąc dalej, 1 V przy 60 A byłoby dość niewygodne. Zaczynając od tak niskiego napięcia, mniejsze spadki napięcia w kablu stają się bardziej znaczącymi nieefektywnościami, gdy trudniej jest ich uniknąć. Rozważ kabel o całkowitej rezystancji wyjściowej i tylnej tylko 100 mΩ. Nawet przy pełnym napięciu 1 V pobierałby tylko 10 A, co nie pozostawia napięcia dla urządzenia.
Załóżmy, że chcesz mieć co najmniej 900 mV na urządzeniu i dlatego musisz dostarczyć 67 A, aby zrekompensować straty mocy w kablu. Kabel musiałby mieć całkowitą rezystancję wyjściową (100 mV) / (67 A) = 1,5 mΩ. Nawet przy 1 m kabla wymagałoby to dość grubego przewodu. I nadal rozproszyłby 6,7 W.
Ta trudność w radzeniu sobie z wysokimi prądami powoduje, że linie przesyłowe energii na skalę przemysłową mają wysokie napięcie. Kable te mogą mieć długość 100 mil, więc rezystancja szeregowa sumuje się. Narzędzia powodują, że napięcie jest tak wysokie, jak to tylko możliwe, aby obniżyć kabel o długości 100 mil i zminimalizować zużycie energii. Wysokie napięcie kosztuje trochę, co jest głównie wymogiem zachowania większego odstępu wokół kabla do dowolnego innego przewodu. Mimo to koszty te nie są tak wysokie, jak użycie większej ilości miedzi lub stali w kablu.
Innym problemem związanym z prądem przemiennym jest to, że efekt naskórkowy oznacza zmniejszenie oporu dla większych średnic. Dlatego na naprawdę dużych odległościach tańsze staje się przesyłanie prądu stałego, a następnie opłacanie kosztów konwersji na prąd przemienny na końcu odbiorczym.