下面是一個最基本的電路 , 由一個電壓源 V 和一個電阻 R 組成的迴路 , 因為有迴路所以有電流 I
V 是固定的電壓源
根據歐姆定律 她們三者的關係是 V=I * R
也就是 R越大 , I 就越小 ; R 越小 , I 就越大
R可以大到使 I 接近0 ( 開路狀態 ) , R 也可以小到使 I 接近無限大( 短路狀態 ) .
但是如果電阻( 負載 ) 是接到很遠的地方 , 線路會拉很長
因為電線也是有電阻 , 如果太長了就必須考慮線路電阻 ,
RL 是線路電阻的總合 , 線路越長 RL 就越大 !
當 RL 大到一定程度時 , 就會影響到R的正常使用電壓 :
如下圖 , V = VRL + VR
VRL越大時 , VR就越小 ,
也就是線路太長時會使 VR 變得太小 , 如果他是正常電器 , 會因電壓不足而無法使用 !
為了補正著個問題只好提高電源電壓 , 使 R 得到正常電壓 .
但是那個稱為線路損失的 VRL 也會跟著變大, 這是無法忍受的損失 .
在長距離的輸電線路 , 這個損失是很巨大的 !
於是發展出利用變壓器來解決這個問題
如此 , 電壓源可以提得很高 , 然後在遠處的終端利用變壓器將電壓降到合適的電壓給用戶
它的目的是降低電流 I , 使線路損失 I 平方 * RL 降低 .
根據能量轉換原理 , 變壓器右邊的電能需求會由左邊的電源側全數供應 ,
因此 V * I = V2 * I2
右邊的電能需求是固定的 P =V2 * I2
所以左邊的電源側也提供固定的 P = V * I
有這層關係 就變成 V 越大則 I 越小 !
也就是說 電源側的電壓越高 , 線路損失 ( I 平方 * RL ) 就越小
所以從發電廠到用戶端的遠距離輸電線路都要使用高壓輸電 .
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常有人會問 :
1 這不是違反歐姆定律了嗎 ? 負載是固定的 , 電壓提高 電流也會跟著提高呀 !!
2 變壓器的電源側電壓提高 , 那負載側的電壓也會跟著提高呀 ???
其實是靠變壓比來解決這些問題 !
例如下面的電路 , 右邊的 110v , 11000負載 電流是 100a
左邊因為是11000v , 所以 I=P/V = 11000W/11000V = 1a
11000v * 1a = 110v * 100a
如果將電源側的電壓提高了 , 但是此時電力公司也會將變壓器的變壓比提高
如下圖 :
變壓器的變壓比由原來的 11000/110 換成 22000/110 !
電流還是 11000w/110v = 100a
變壓器右邊還是提供 110v 給 11000w負載 , 然而電源側則是 22000v 提供 11000w 負載
因此 電源側 的電流會是 11000w / 22000v = 0.5a
可以因電壓升高而降低電流 , 減少線路損失 .
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