师：同学们好，很高兴和大家一起学习今天的课题——电能的输送。说到电，大家都很熟悉，我们生活在电的世界里，它为工农业生产提供动力，为生活增添光彩，我们才能看到璀璨绚丽的城市夜景，比如北京、上海、广州、香港和合肥的天鹅湖广场。大家有没有想过，电从哪里来？
生：从发电厂来。
师：非常好。那你们知道中国电力资源的分布情况吗？火电约占电力总量的60%，装机容量第一的省份是山东，因为它有较为丰富的煤炭资源。水电约占总量的20%，装机容量第一的省份是四川。风电约占总量的10%，装机容量第一的省份是内蒙古，还有中国最大的资源后备区新疆，这些地区大多分布在中西部，有着丰富的资源储备。
那电力消费情况又是怎样的呢？大家看排行榜前四位，第四位是浙江，第三位是山东，第二位是江苏，排名第一的是广东，它们均位于东部沿海地区。这就需要将电能进行远距离输送。如何实现电能的远距离输送呢？只需要把发电厂和用户用导线连成闭合回路即可，这可比运送煤炭、石油方便多了。
架设好导线，就能将电能输送到用户区。以西电东送为例，空间跨度达2500千米以上。这么长的距离，导线的电阻显然不能忽略。在输电过程中，由于导线电阻的存在，会发热，这部分能量散发到大气中无法回收利用，也就是会有功率损耗。按照之前所学，功率损耗等于流过线路电阻电流的平方与导线电阻的乘积。当然，因为有电流，导线电阻也会分担部分电压，即有电压损耗，电压损耗等于流过线路电流与线路电阻的乘积。也就是说，输电过程存在输电损耗，接下来我们主要讨论功率损耗。说到功率损耗，有没有办法直观看到这个损耗呢？
生：不知道。
师：我们可以用小灯泡代替线路电阻，通过小灯泡亮度直观看到线路损耗状况。老师做了实验并拍了视频，大家仔细观看，对比线路灯泡与用户灯泡亮度的差异。
（播放视频）
师：尽管看到两处灯亮度差不多，但这已说明线路损耗较大，因为我们希望用户得到更多电能。看到线路灯与用户灯亮度接近，就说明线路损耗较大。我们知道用户区用电器大多并联，那增加用电负载会怎样呢？闭合三处开关，重新实验，请大家仔细观察。
（再次播放视频）
师：对比线路灯泡与用户灯泡亮度，用户的灯几乎不亮，线路的灯非常亮，这说明线路损耗非常大。这个损耗到底有多大呢？来看一个实际例子。把功率为5×10?瓦特的电能用总电阻为10欧姆的导线输送至远方，输电电压为10千伏，求损失的功率占总功率的百分之几。首先，线路总电阻设为R，为便于表示将双向电阻合并，电源输出功率为5×10?瓦特。根据前面所学，P = UI，功率损耗P损 = I2R线，所以只需求出流经线路电阻的电流即可。具体过程如下：
输电电流I = P÷U = 500安培，功率损耗P损 = I2R线 = 2.5×10?瓦特，损耗占比竟高达50%，这显然不符合输电的经济性要求。那接下来问题是，该如何减小输电损耗？由P损 = I2R线可知，有两条途径，一是减小输电线的电阻，二是减小输电线的电流。
我们先看第一个途径。电阻定律告诉我们，减小输电线电阻有三条路，减小输电导线的长度。但发电厂和用户相对固定，不易搬动，所以这个方法不太现实。还可以选用电阻率较小的材料制成输电导线。大家看这个表格，银的电阻率最小，但如果用银制成导线输电，一是成本较高，二不安全。所以家庭线路一般用铜线，户外输电线多用铝线。铝虽轻但韧性不足，所以用钢丝为内芯承重，外围绕制铝线。
关于第二点，还可以增大横截面积来减小电阻，这个方法可行吗？来看例子。把功率为5×10?瓦特的电能用总电阻为10欧姆的导线输送至远方，输电电压为10千伏。现只将输电线的横截面积加倍，求现在的功率损耗占总功率的百分之几。按照电阻定律，可求得阻值变为5欧姆。只需求出输电导线的电流，就能算出功率损耗。输电电流I = P÷U = 500安培，功率损耗P损 = I2R1′ = 1.25×10?瓦特，占比为25%。从原先的50%降到了现在的25%，有效果。但要注意，现在输电线直径一般为三点几个厘米，若横截面积加倍，虽能减小电阻，但增加耗材，还会给线路架设带来很大困难。所以增大横截面积减小输电导线电阻的方法，不是最有效、最经济的。
关于减小输电导线电阻来减小损耗，就讨论到这。接下来看第二个途径，减小输电线的电流。发电机输送的功率往往是定值，要减小输电电流只能增大输电电压，如何实现电压升高呢？可以请升压变压器帮忙。升压变压器是如何减小输电导线电流的呢？我们来分析。变压器为理想变压器，显然P1 = P2，U1I1 = U2I2。从图中可清楚看到，升压变压器的副线圈和导线电阻构成串联关系，所以I2 = I线。因为采用升压变压器，U2大于U1，所以I2小于I1，即线路电流小于电源输出电流。这种方法降低损耗的效果怎样呢？通过例子来看，把功率为5×10?瓦特的电能用总电阻为10欧姆的导线输送至远方，电源输出电压为10千伏。现使输电电压为电源输出电压的两倍，求现在功率损耗的占比。