Вы правы в том, что сила - это произведение напряжения и тока. Это указывало бы на то, что любая комбинация напряжение-ток будет в порядке, если она достигает желаемой мощности.
Тем не менее, в реальном мире у нас есть различные реальности, которые мешают. Самая большая проблема заключается в том, что при низком напряжении ток должен быть высоким, а этот высокий ток дорогим, большим и / или неэффективным для работы. Существует также ограничение по напряжению, выше которого оно становится неудобным, то есть дорогим или большим. Поэтому в середине есть умеренный диапазон, который лучше всего работает с неудобной физикой, с которой мы имеем дело.
Используя в качестве примера устройство мощностью 60 Вт, начните с рассмотрения 120 В и 500 мА. Ни один не выдвигает никаких ограничений, которые приводят к необычным трудностям или расходам. Изоляция до 200 В (всегда оставляйте некоторый запас, особенно для номинальной изоляции) в значительной степени происходит, если вы не попытаетесь этого сделать. 500 мА не требует необычно толстой или дорогой проволоки.
5 В и 12 А, безусловно, выполнимо, но вы уже не можете просто использовать обычный «подключаемый» провод. Провод для обработки 12 А будет толще и будет стоить значительно дороже, чем провод, способный выдержать 500 мА. Это означает, что больше меди, которая стоит настоящих денег, делает провод менее гибким и делает его более толстым.
С другой стороны, вы не сильно выиграли от падения с 120 В до 5 В. Одним из преимуществ является рейтинг безопасности. Обычно при напряжении 48 В и ниже все становится проще с точки зрения регулятора. К тому времени, как вы опускаетесь до 30 В, транзисторы и тому подобное не сильно экономят, если им требуется только напряжение 10 В.
Принимая это далее, 1 В при 60 А было бы весьма неудобно. Начиная с такого низкого напряжения, меньшие падения напряжения в кабеле становятся более существенной неэффективностью, когда становится все труднее их избежать. Рассмотрим кабель с общим сопротивлением только 100 мОм и сопротивлением спины. Даже при полном напряжении 1 В он потребляет всего 10 А, и это не оставляет напряжения для устройства.
Допустим, вы хотите, чтобы на устройстве было не менее 900 мВ, и, следовательно, необходимо подать 67 А для компенсации потерь мощности в кабеле. Кабель должен иметь полное сопротивление на выходе и спине (100 мВ) / (67 А) = 1,5 мОм. Даже при общей длине 1 м кабеля потребуется довольно толстый проводник. И это все равно рассеивается 6,7 Вт.
Эта трудность при работе с высоким током является причиной высокого напряжения линий электропередачи. Длина этих кабелей может составлять 100 с, поэтому сопротивление системы увеличивается. Коммунальные службы делают напряжение как можно выше, чтобы удешевить кабели на сотни миль и тратить меньше энергии. Высокое напряжение действительно стоит некоторых, что в основном является требованием для обеспечения большего зазора вокруг кабеля к любому другому проводнику. Тем не менее, эти затраты не так высоки, как использование большего количества меди или стали в кабеле.
Другая проблема с переменным током заключается в том, что скин-эффект означает, что вы получаете уменьшенную отдачу в сопротивлении для больших диаметров. Вот почему для действительно больших расстояний становится дешевле передавать DC, а затем оплачивать расходы, чтобы преобразовать это в AC на принимающей стороне.