遠距離送電為什麼要升高電壓

1樓：匿名使用者

遠距離送電為什麼要升高輸電電壓？

為了減少線路損失，遠距離送電往往採用升高電壓的辦法進行，這似乎是一個人人皆知的道理，其實不然．就是學過高中物理的學生，有時也會提出如下問題：根據歐姆定律，電流和電壓成正比，而根據焦耳楞次定律，導線上的熱損失又與通過導線的電流的平方成正比，那麼，升高輸電電壓為什麼反而可以減少熱損失呢？

為了解決這個驟然聽來好像成問題的「矛盾」，首先應當指出，所謂輸電線路上的電壓和歐姆定律裡的電壓，雖然都可以叫做電壓，但實際上是有區別的，不應該把它們等同起來．以下是我們的說明．

電壓總是指任何兩點之間的電勢差，這是一個普遍適用的概念，但這也許就是引起人們模糊認識的根源．因為兩點之間如何發生電勢差，以及如何決定電勢差的數值，只有根據具體的實際情況，加以理論的分析，才能得到正確的答案，而不可以單憑表面類同的名詞和沒有消化的教條去作推論．

按照歐姆定律，如果有一電流i安培通過電阻為r歐姆而本身不含有任何電動勢的一個導體或一段導線，跨著導體或導線的兩端就必然有一個電勢差或電壓u．電阻、電流和電壓的關係可由下面三個公式中的任一個來表示：

或：或：

因為就一定的導體來說，r是確定的，所以電流和電壓是成正比例的．

導體裡有了電流，就要發出熱量．按照焦耳-楞次定律，在接通電流以後一段時間t秒內發生的熱量q是由下式列出：

從這裡可以看出，在r和t確定的條件下，由於電流通過導體而發生的熱量，是和電流的平方，或者和導體兩端的電壓平方，或者和電流和電壓的乘積成正比例的．

以上所說，對於任何不含有電動勢的導體都是適用的，但必須明確所謂電壓是跨著導體兩端的電壓，而不是任何其他情況下的電壓．

在另一方面，平常所說的輸電線路上的電壓，指的是電源的電壓，譬如發電機的電壓，我們叫它．這個要供給負載方面所需要的電壓和輸電全部導線上的電壓降落．大略情形如圖．

現在假設負載方面的電壓是（可能包含電動勢），電流是i，和i是可以調整的；所需要的電功率是，這是固定的；輸電導線的電阻率是，全長是2l，截面積是a．那麼，電源所應該供給的電壓必須符合下式：

同時電源所應該供給的電功是：

輸電線路的導線一般是金屬鋁線，其電阻率是確定的，輸電線路的長度l也是確定的．為討論方便，假定導線的截面積a也是確定的．這樣，是固定的，一般很小，所以大致可以認為固定的．

顯然，如果儘量減少i，（即導線上熱損失所需的電功率）就隨之大大地減少了．

因為：所以愈大，i就愈小，而：

在上式中，、、l和a既然都是固定的，那麼，愈大，就愈小．但要注意，是電源的電壓，不是導線上電勢降落的電壓．導線上的熱損失仍然是和電流的平方成正比例，而且也是和電源的電壓的平方成反比例．這是從理論上應有的結果，並不存在什麼矛盾．所謂矛盾，只是由於沒有仔細分析，把導線上電勢降落的電壓和電源電壓混為一談的緣故，事實上絲毫沒有矛盾．

應該說明，既然已經改變，那麼也要隨著改變，這樣就有是否適合負載需要的問題．但經濟上的節省是主要的，如果嫌太大，不妨在輸送到負載方面後另行設法減低，這在實際上完全是可能的，而且也仍然是經濟的．

還有一點應該提出，加高固然可以減低，合於經濟的要求，但另外有一個矛盾的因素，也值得考慮，這就是導線的截面積a．因為電流既然減小，截流導線的截面就可以隨之減小，這樣可以省銅料，但和a成反比例，a小了，就加大．解決的辦法在於通盤計算，把矛盾統一處理，從和a兩方面調配，使在經濟上最為合算．

最後要宣告，為了使說明簡單，我們只談了直流輸電，但從原則上說，結論也適用於交流．

2樓：吳名師

為了減少損耗在輸電線上的電能，距離短了不用考慮這部分，但是，如果距離很遠，就不得不考慮了，電壓高了，電流會比較小，根據p=i*i/r,很損耗很少。

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