关于高压输电的疑惑

Question

老师今天讲了高压输电,说可以减少电能的损失.他的解释是:电厂输出的功率是一定的,根据P=IIR,导线会消耗一定的功率,为了减少这部分损失,根据P=UI,U增大,I就会减小,因为P是不变的啊.I减小了,导线消耗的功率就会减少,就减少电能在输送过程中的损失.
我对这段解释有几个困惑:1.电压增大了,根据I=U\R,电流应该增大啊,怎么会减小.(同时,我想问一下电压是加在哪的,那么高的电压是加在导线上的吗?)2.我看过一些解释,说欧姆定律在这里不适用,我想连欧姆定律都不适用,那P=IIR会适用吗?它适用于纯电阻电路啊.3.难道电能能输送吗?4.为什么可以消耗功率,功率到底可以描述什么,我对它的概念已经混乱.5.整个电厂发电是怎么回事,线路是串联还是并联.希望各位高手给一个详细,全面的回答

Answer 1

简化想法：I=U\R是正确，前提是电压U加到了电阻R上，但对于串联电路，显然电压U并没有都加到其中的某个电阻R1上，串联电路中的某一电阻只承担电压的一部分压降。而用来传输的电线显然是个串联电路，电源通过电线到了用电器再通过电线回来。电线与用电器之间是串联关系。所以上式中如果U为电源电压、R为导线电阻是不适用的。导线只承担了很少的一部分电压。

现在来说变压器：
在用电网中需要有变压器，变压器的作用可以从几个角度来说，但任何一个角度来说结论都是功率近乎无损传输。第一个角度是可以完成电压变换，电源电压过高可以经过变压器与低压用电器匹配，第二个角度是阻抗匹配，用电器阻抗太小加到高压电源上功率过大，就用变压器变换阻抗，变成很大的电阻再加到高压电源上，这样功率就降低到额定功率了。还有其他角度来说的，
但任一角度来讲都满足一个基本前提就是变压器不变换所传输的功率。既然功率不变换，你可以想到由P=UI，P=U^2/R同时考虑变压器两端，可知输入的电压大输出的电压小，那就意味着输入的电流小，输出的电流大，用电器的内阻等效的被变压器放大了很多倍。

现在来考虑导线：
毋庸置疑，导线的电阻是不变的，那么根据P=I^2*R（注意这里的电流是导线承载电流，R是导线电阻）那么没有变压器的时候，当然电源电压这时只能是比较低的用电器电压，要不用电器不烧坏了，但即使是这样，导线也需要承载很大的电流，功率损耗就大，有了变压器，虽然电源电压高多了，但导线承载的电流小多了，那么损耗的功率就小。另一个角度来说，导线的电阻不变，用电器想正常使用，那么电网的总功率就不变，无变压器时导线与用电器串联，那么导线在回路电阻中占取的分压比较高，消耗的功率在总功率中所占的比例较大；有变压器后，电线与变压器串联，用电器的电阻被变压器变换变大了许多倍呈现给电源，那么导线电阻在环路内所占的比例就低多了，消耗的功率占总功率的比例也就低多了。

如果认真看过上面的就可以得出这样的结论了，
1。I=U\R正确，但是注意R如果是导线电阻，那么U必须是导线分压，而不是电源电压。实际上要向高电压传输就必须有变压器来变换到用电器电压，这时电源电压虽然提高了，但是注意到导线承载电路减小了，U=IR，可知导线分压非但没有提高，反倒下降了。电源电压交到了导线和用电器内阻经变压器变换以后的电阻上，导线只产生一小部分压降。
2。欧姆定律当然适用，你看的那本书可以扔了，垃圾
3。电能可不可以传输你摸摸电线就知道了
4。有电阻有电流当然就消耗功率。P=UI；P=I^2*R；P=U^2/R都是对功率的计算，但要注意别张冠李戴，计算导线的消耗功率，公式中的所有参数都是导线的，不能拿电源电压当导线分压阿。
5。发电厂你就别了解了，你再学个十年也许能搞明白，因为串并联关系仅仅是对无电动势的负载电路而言的简单逻辑关系，对于有电动势的电路或者复杂电路不适用。电网顾名思义里面还有电源呢，这就好比最简单的电池连着一个电阻，你说串联并联？根本就不这么考虑问题了。只讲环路了。

Answer 2

恩，这个问题其实是很复杂的，首先，高压输电输送的是交流电，所以用欧姆定律计算显然是有些问题的，如果你现在还没有学习交流电的相关知识和计算方法，那么解释起来可能有点麻烦。

这里有一个推倒出来的算式，先不管推倒的过程，用这个式子可以解释你提出的所有问题：P耗=3*（P/1.732U*COSΦ）平方ρ*（L/S）

其中，P为需要输送的功率，U为电压，ρ为电阻率，L为输电距离，S为导线的截面积。

从这个式子可以看出，加入对于一段确定的输电线路和确定的输电功率要求而言，损耗的功率与电压是成反比的，这就是为什么要高压输电的原因了。

至于这个公式的推倒，以及你后面问的关于电场发电的原理等等，我建议先暂时把它们放一下，这些内容要解释起来需要许多其他的知识作基础，在高中阶段只要记住结论就可以了。事实上就算去大学物理系学习物理，也不会详细讲解这个问题，也许学习机电专业可能才会讲到的吧，所以不妨暂时不去想它好了。

如果还有什么问题就发信给我吧。本回答被提问者采纳

Answer 3

整个电网的结构大致分为发电机，输电线，用户。定性分析时，简化条件可以假设用户所用的功率是不变的。

发电机简化认为一个正弦电源；用户端的情况复杂，不能认为是电阻负载，是一个非线性系统，只认为是一个恒定功率的输出；定性分析，并且考虑稳态时，输电线可以认为是纯电阻。

由于输电线损耗较小，首先忽略，那么用户端功率一定时，电压越高，电流越小。再计算输电线损耗的话P=I*I*R，就很好理解。如果你对忽略输电线损耗的过程有所怀疑，自己代些数进去试一下。

欧姆定理不适用指的是用户端的电路复杂，并不是由于交流电的缘故。交流情况下，有效值计算仍然可以用欧姆定理。

P=IIR确实是用欧姆定理推出来的，也就是前面说的计算有效值。但是这里的P指输电线上的损耗，而不是用户消耗的电能。

电能能够输送，这也是为什么我们要电力系统的原因。不论什么样的网络，元件，只要其两端电压不为0，且有电流流过，就有功率消耗，瞬时值就是u*i（小写表示瞬时值）。功率描述的是单位时刻电场做的功，p=u*i可以从微观的电场对电子做的功进行推导，这里就不展开了。

电力系统不只是发电厂的事情，包括所有的输电线、用户以及各个变电站，其结构及其复杂，不是简单的串并联能够解释的。并且由于用户的随机性以及电的即用即发，不能储存的特点，导致电力系统的研究非常的麻烦，现在仍然有大量的问题没有解决。

Answer 4

电阻一定的时候，电压越大电流越小
交流电P=1.732UICOSδ 1.732是3的开根号 COSδ是相位角
电当然可以输送！
电阻就可以消耗功率，可以用一定时间消耗的电量表示：千瓦时
发电厂的发电机发不止一台，一般是并联的，然后输出电压经过升压变压器升压，经过电缆线输送出去，输送出去的线接到其他的用电器上去

Answer 5

功率的输出是一定的（来自于(烧了多少煤)火力发电、（水流大小冲击力等）水力发电）
所以
P=UI
电流减小
电压增大
U=IR
电流减小
电压减小
这里的U指的是电线上损耗的电压，因为电线上存在电阻
这里主要需要理解
“电压”
这个概念
Q=U2T/R=I2RT
这里写到的电阻R，是电线的电阻（是一个定值）
，所以Q就是损耗的电功
这样说你能理解么？