提高电压,降低电流与欧姆定律矛盾吗

提高电压,降低电流与欧姆定律矛盾吗
电能的输送中,电压越高,电流越小,所以一般高压输送,但在欧姆定律中电压越高,电流也越大的...很是诧异啊...

为了减少线路损失,远距离送电往往采用升高电压的办法进行,这似乎是一个人人皆知的道理,其实不然．就是学过高中物理的学生,有时也会提出如下问题：根据欧姆定律,电流和电压成正比,而根据焦耳楞次定律,导线上的热损失又与通过导线的电流的平方成正比,那么,升高输电电压为什么反而可以减少热损失呢?
为了解决这个骤然听来好像成问题的“矛盾”,首先应当指出,所谓输电线路上的电压和欧姆定律里的电压,虽然都可以叫做电压,但实际上是有区别的,不应该把它们等同起来．以下是我们的说明．
电压总是指任何两点之间的电势差,这是一个普遍适用的概念,但这也许就是引起人们模糊认识的根源．因为两点之间如何发生电势差,以及如何决定电势差的数值,只有根据具体的实际情况,加以理论的分析,才能得到正确的答案,而不可以单凭表面类同的名词和没有消化的教条去作推论．
按照欧姆定律,如果有一电流I安培通过电阻为R欧姆而本身不含有任何电动势的一个导体或一段导线,跨着导体或导线的两端就必然有一个电势差或电压U．电阻、电流和电压的关系可由下面三个公式中的任一个来表示：
或：
或：
因为就一定的导体来说,R是确定的,所以电流和电压是成正比例的．
导体里有了电流,就要发出热量．按照焦耳-楞次定律,在接通电流以后一段时间t秒内发生的热量Q是由下式列出：
从这里可以看出,在R和t确定的条件下,由于电流通过导体而发生的热量,是和电流的平方,或者和导体两端的电压平方,或者和电流和电压的乘积成正比例的．
以上所说,对于任何不含有电动势的导体都是适用的,但必须明确所谓电压是跨着导体两端的电压,而不是任何其他情况下的电压．
在另一方面,平常所说的输电线路上的电压,指的是电源的电压,譬如发电机的电压,我们叫它 ．这个 要供给负载方面所需要的电压 和输电全部导线上的电压降落 ．大略情形如图．
现在假设负载方面的电压是 （可能包含电动势）,电流是I,和I是可以调整的；所需要的电功率是 ,这是固定的；输电导线的电阻率是 ,全长是2L,截面积是A．那么,电源所应该供给的电压 必须符合下式：
同时电源所应该供给的电功是：
输电线路的导线一般是金属铝线,其电阻率 是确定的,输电线路的长度L也是确定的．为讨论方便,假定导线的截面积A也是确定的．这样,是固定的,一般很小,所以 大致可以认为固定的．
显然,如果尽量减少I,（即导线上热损失所需的电功率）就随之大大地减少了．
因为：
所以 愈大,I就愈小,而：
在上式中,、 、L和A既然都是固定的,那么,愈大,就愈小．但要注意,是电源的电压,不是导线上电势降落的电压．导线上的热损失仍然是和电流的平方成正比例,而且也是和电源的电压 的平方成反比例．这是从理论上应有的结果,并不存在什么矛盾．所谓矛盾,只是由于没有仔细分析,把导线上电势降落的电压和电源电压混为一谈的缘故,事实上丝毫没有矛盾．
应该说明,既然已经改变,那么 也要随着改变,这样就有是否适合负载需要的问题．但经济上的节省是主要的,如果 嫌太大,不妨在输送到负载方面后另行设法减低,这在实际上完全是可能的,而且也仍然是经济的．
还有一点应该提出,加高 固然可以减低 ,合于经济的要求,但另外有一个矛盾的因素,也值得考虑,这就是导线的截面积A．因为电流既然减小,截流导线的截面就可以随之减小,这样可以省铜料,但 和A成反比例,A小了,就加大．解决的办法在于通盘计算,把矛盾统一处理,从 和A两方面调配,使在经济上最为合算．
最后要声明,为了使说明简单,我们只谈了直流输电,但从原则上说,结论也适用于交流．