高中物理 2.7 远距离输电课件 粤教版选修3-2
高中物理第五章交变电流55电能的输送课件选修32
1.远距离输送一定功率的交流电，输电线 上的电压损失 ΔU＝UP·r。
2．远距离输送一定功率的交流电，输电线上功率损失 ΔP＝UP 2·r。
[解析] 设输电电压为 U，所输送的功率为 P，输电线 路总电阻为 r，则输电电流 I＝UP，线路的功率损失 ΔP＝I2r ＝PU22r，可知 ΔP∝U12，当输电电压 U 升高为原来的 n 倍时， 功率损失变为原来的n12，A 错误，B 正确；线路上的电压损 失 ΔU＝Ir＝PUr，可知 ΔU∝U1 ，当输电电压升高为原来的 n 倍时，电压损失变为原来的n1，C 正确，D 错误。
电阻为 R。当副线圈与原线圈的匝数比为 k 时，线路损耗的
电功率为 P1，若将副线圈与原线圈的匝数比提高到 nk，线
路损耗的电功率为 P2，则 P1 和PP21分别为(
)
A.PkUR，n1
B.kPU2R，n1
C.PkUR，n12 D.kPU2R，n12
解析 原线圈的电流为 I1＝UP，由于 P、U 不变，故 I1 不变，由II12＝nn21＝k 得 P1＝I22R＝kPU2R；由I2I′1 ＝nn21′ ′＝nk 得 P2＝I2′2R＝nkPU2R，则PP21＝n12，故选项 D 正确。
[变式训练1] (多选)在远距离输电时，输送的电功率为
P，输电电压为 U，所用导线的电阻率为 ρ，横截面积为 S，
总长度为 l，输电线损失的功率为 ΔP，用户得到的功率为
P′，则下列关系式正确的是( )
A．ΔP＝Uρ2lS
B．ΔP＝PU22ρSl
C．P′＝P－Uρ2lS
D．P′＝P1－UPρ2Sl
高中物理 2.7远距离输电课件 粤教版选修32
(双选)在远距离输电时，输送的电功率为 P，输电电压
为 U，所用导线电阻率为 ρ，横截面积为 S，总长度为 L，输电线
上损失的电功率为 P′，用户得到的电功率为 P 用，则 P′、P 用
的关系式正确的是( )
A．P′＝Uρ2LS C．P 用＝P－Uρ2LS
B．P′＝PU2ρ2SL D．P 用＝P(1－PUρ2LS)
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思考：高压输电是现在最常见的远距离输电模式，高压输电 有没有缺点？输送的电压是不是越高越好？
【答案】高压输电虽然能够减小由于输电线电阻造成的能量 损失，但是输电线路上的电容和电感仍然会使输送的能量损 失．电压越高，能量损失越小，但是技术难度越大，并不是输送 的电压越高越好．
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知识点 1输电线上的电压损失和功率损失 1．电压损失 输电线始端电压 U 与输电线末端电压 U′的差值．ΔU＝U －U′＝IR. 2．功率损失 远距离输电时，输电线有电阻，电流的热效应引起功率损失， 损失的电功率 ΔP＝I2R＝IΔU＝ΔRU2.
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3．减小电压、功率损失的方法 (1)减小输电线路电阻 由 R＝ρSl 可知，间距一定时，使用电阻率小的材料，增大导 体横截面积可减小电阻． (2)减小输电电流 I 由 P＝UI 可知，当输送功率一定时，升高电压可以减小电 流．由于导线电阻的减小是有限的，所以用减小电阻的方法也是 很有限的，因此通常都采用升高电压的方法进行远距离输电．
图 2-7-2
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2．分析三个回路，在每个回路中变压器的原线圈是回路的 用电器，而相应的副线圈是下一个回路的电源．
3．综合运用下面三个方面的知识求解 (1)能量守恒，P＝U1I1＝U2I2＝P 用户＋ΔP，ΔP＝I22R，P 用户＝ U3I3＝U4I4； (2)电路知识，U2＝ΔU＋U3，ΔU＝I2R； (3)变压器知识，UU12＝II12＝nn12，UU34＝II43＝nn34.
粤教版高中物理选修3-2课件第2章-第7节
2．线路电压损失的原因 输电导线有电阻，电流通过输电线时，会在线路上产生 电势降落，致使输电线路末端的电压比起始端电压要低，这 就是输电线上的电压损失．如图 2－7－3 所示，U 为发电厂 的输出电压，P 为发电厂的输出功率，U′为用电设备两端的 电压，P′为用电设备的输入功率，则输电线上损失的电压为 Δ U＝U－U′＝IR.
②减小输电导线的电流 I：据 I＝UP判断，提高输电电压 U：在输送电功率 P、输电线电阻一定的条件下，输电电压提 高到原来的 n 倍，据 P 损＝(nPU)2R 可知，输电线上的功率损 耗将降为原来的n12.
1．输电电压是指加在高压输电线始端的电压 U，损失电 压是指降落在输电线路上的电压ΔU＝IR.
图 2－7－5 A．升压变压器的输出电压增大 B．降压变压器的输出电压增大 C．输电线上损耗的功率增大 D．输电线上损耗的功率占总功率的比例增大
【审题指导】 注意本题升压变压器的输入电压不变， 然后分析输入功率变化引起输电线路上电流、电压的变化， 利用变压比确定变压器输出电压的变化．
【解析】 由题意可知升压变压器的输入电压不变，则 输出电压不变，A 错误；在电能输出过程中有：I＝UP，U 线 ＝IR 线，U3＝U2－U 线，因 P 变大，I 变大，所以 U 线变大， 所以降压变压器初级电压 U3 变小，则降压变压器的输出电压 变小，B 错误；由 P 线＝(UP)2R 线，因 P 变大，所以 P 线变大， C 正确；根据PP损＝（UP）P 2R线＝PUR2线，因 P 变大，所以比值变 大，D 正确．
高中物理选修3-2远距离输电..
答案： ABD
例3、（浙江卷）某水电站，用总电阻为2.5 Ω 的输 电线输电给500km外的用户，其输出电功率是 3×106KW。现用500kV电压输电，则下列说法正确的 是 A. 输电线上输送的电流大小为2×105A B. 输电线上由电阻造成的损失电压为15kV C. 若改用5kV电压输电，则输电线上损失的功率为 9×108KW D. 输电线上损失的功率为Δ P＝U2/r，U为输电电压， r为输电线的电阻
【答案】B
三. 远距离输电的结构
解远距离输电问题的基本方法: 中间突破, 两头发展 . 升压变压器 降压变压器 R线/2
I2
I3
I4
U1
I1
n1
n2 U2
U3
R线/2 P2 = P3 + P损
n3
n4
U4
用户
P1/ n2
P3 = P4
U 3 / U 4 = n 3 / n4
【答案】A
是不是输电电压越高越好？
电压越高，对输电线路和变压器的要求越高，建 设费用越高。实际输送电能时，要综合考虑，如输送 功率的大小、距离的远近、技术和经济要求等，要依 照不同情况选择合适的输电电压。并不是越高越好！
例2、（2009年广东物理）关于远距离输电，下列表述正确 的是 A．增加输电导线的横截面积有利于减少输电过程中的电能 损失 B．高压输电是通过减小输电电流来减小电路的发热损耗 C．在输送电压一定时，输送的电功率越大，输电过程中的 电能损失越小 D．高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压越高越 好
远距离输电在输送功率不变的情况下,一般采用 高压输电，即:P=UI恒定, 提高输出电压,减小电 流(I=P/U), 达到减小电能和电压损耗的目的.
2018秋物理选修3-2课件：第五章5电能的输送
(3)高压输电必须综合考虑各种因素，不一定是电压 越高越好．(√)
小试身手
1．中央电视台《焦点访谈》多次报道某些边远落后 农村电价过高，农民负担过重，其客观原因是电网陈旧老 化．近年来，农村进行电网改造，为减少远距离输电的损 耗而降低电费价格可采取的措施有 ( )
第五章 交变电流
5 电能的输送
学习目标
1.掌握输电过程中降低 损耗的两个途经. 2.知道远距离输电的基 本构成. 3.会对简单的输电线路 进行定量计算.
重点难点 重点 输电线上电压损失
和功率损失的理解 和计算. 难点 输电线上电压损失 和功率损失的理解 与计算.
知识点一 降低输电损耗的两个途径
答案：B
拓展二 远距离输电电路的分析与计算
某发电站向远处送电的示意图如图所示．其中各部 分的物理量已在图上标注，在这个电路中包括三个回路．
发电站和 n1 构成回路，n1 相当于外电路；n2、r 和 n3 构成回路，n2 相当于电源，r 和 n3 构成外电路；n4 和 用户构成回路，n4 相当于电源，用户相当于外电路．
提炼知识 1．减少电压损失 要减少输电线路上的电压损失，由公式 U 损＝IR 线知， 必须减小电阻或减小电流．
(1)要减小电阻，从 R＝ρSl 看，在输电距离一定的情 况下，可以增大导线的横截面积，这与节约相悖，当然也 给铺设线路带来困难；还可以选用电阻率较小的导体．
(2)从公式 P＝IU 来看，在保证功率不改变的情况下， 要减小输送电流就必须提高输电电压．
(1)结合闭合电路的知识，分析三个回路中各物理量 之间的关系(发电机内阻，n1、n2、n3、n4 线圈的电阻忽略 不计)．
T《DZD》高中物理选修3-2(鲁科版)(第4章 远距离输电)
1.线电压:火线与火线之间的电压,一般为380V ;2.相电压:火线与中线之间的电压,一般为220V .知识点一：三相交流电发电机、三相交流电的产生及特点5.瞬时值表达式三个绕组(A X 、B Y 、C Z )中产生的感应电动势可用函数分别表示为 sin A m e E wt =；2sin()3B m e E wt π=-；4sin()3C m e E wt π=- 6.e -t 图象:三相交变电流的e -t 图象如图所示.*注：(1)三相交变电流的每一相电流的变化规律跟前面学过的正弦式交变电流完全相同.(2)三相电流间的相位关系决定了表达式和图象的关系.(3)三相交流发电机由于电枢的特殊连接关系,对外供电时电压(及电流)不是简单地相加或相减的关系.【典例1】请将左边的三相交流发电机的电源绕组连接方式与右边两个接法简图用笔划线对应起来。
【答案】-----；-------。
即横连【拓展】电源绕组的星形接法中，电源的相电压与线电压的关系是什么？电源绕组的三角形接法中，电源的相电压与线电压的关系是什么？【解析】（1）把三相电源三个绕组的末端a ’、b ’、c ’连接在一起，成为一公共点o ，从始端a 、b 、c 引出三条端线，这种接法称为“星形接法”又称“Y 形接法”.如图所示.从每相绕组始端引出的导线叫做“相线”，又称“火线”.图中的o 称为“中性点”.从中性点引出的导线称为“中性线”，简称“中线”.这种具有中线的三相供电系统称为“三相四线制”.每相相线与中线间的电压称为“相电压”，其有效值分别用Vao 、Vbo 、Vco ）表示.每两根相线之间的电压称为“线电压”，其有效值分别用Vab 、Vbc 、Vca 表示.相电压的正方向规定为自始端到中性点.线电压的正方向，例如Vab 的正方向，规定为自始端a 到始端b.星形接法，相电压和线电压显然是不同的，且各相电压之间的相位不同，故在计算相电压和线电压之间的关系时应用矢量方法计算.如有Vab =2Vaocos 30°； Vbc =2Vbocos 30°；Vca =2Vcocos 30°；表示了相电压和线电压之间方向和数量关系. (2) 将一相绕组的末端与另一相绕组的始端相接，组成一封闭三角形，再由绕组间彼此连接的各点引出三根导线作为连接负载之用.这样的连接法称为“三角形接法”，也称“△接法”.如图所示.由图中可见，在△接法中，端线之间的线电压也就是电源每相绕组的相电压，因此有Vab =Vaa ’; Vbc =Vbb ’; Vca =Vcc ’. 【答案】（1）U 线3相=380V ； （2）U 线=U 相=220V【典例2】三相交流发电机的三个线圈中A 相的电压为u ＝311sin 100πtV ，那么（ ）A .三个线圈中交流电的频率都是50HzB .在t ＝0时，其他两个线圈的输电电压为零C .若按Y 形接法，任意两线间的电压的最大值为380VD .若按△形接法，任意两线间的电压的有效值为220V 【解答】正确答案是A 、D .【点拨】三相交流发电机的每个线圈的频率、电压的有效值(或最大值)均相同，但由于不同步，所以任一时刻的瞬时值不同.在两种连接方式中线电压和相电压的关系不同.【典例3】比较三相交流发电机的三个线圈发出的三相交变电压,下列说法正确的是( )A .最大值、周期及达到最大值的时刻均相同B .最大值、周期均相同,但达到最大值的时刻依次相隔1/6周期C .最大值、周期均相同,但达到最大值的时刻依次相隔1/3周期D .最大值、周期及达到最大值的时刻均不相同【解析】选C .由三相交流电的特点可知三个线圈产生的三相电压最大值和周期相同,而达到最大值的时刻依次落后T /3,故选C . 【典例4】下列关于三相交流发电机的说法正确的是( ) A .三相交流发电机与单相交流发电机一样,主要组成部分是电枢线圈和磁极B .三相交流发电机可分为旋转磁极式和旋转电枢式两类C .三相交流发电机发出三相交变电流,但只能使用其中一相交变电流D .三相交流发电机也可以当做三个单相交流发电机,分别单独向外传送三组单相交变电流【解析】选A 、B 、D .由三相交流发电机的原理和分类可知A 、B 正确.三相交流发电机能同时产生出三相独立的交变电流,每相交变电流都能单独使用,故D 正确,C 错误.【典例5】下列关于三相交变电流的产生原理,说法正确的是( ) A .发电机中3个绕组具有相同的匝数和绕向,互成600角 B .在转动过程中,每个绕组产生的感应电动势的最大值和周期都相同C .在转动过程中,每个绕组产生的感应电动势的有效值及瞬时值都相同D .发电机的三个绕组在转动过程中达到最大值的时间依次落后T /3 【答案】选BD .知识点二：电源与负载的连接方式 电源与负载的连接方式 1.连接方式及特点2.相线、中线的区分通常用黄、绿、红三色分别表示相序为A 、B 、C 的相线,用黑色标记中线.3.线电压、相电压大小:通常情况下,相电压为220V ,线电压为380V. *注：(1)三相四线制中的中线不同于用电器设备的接地线.前者有电流通过,后者只在电器漏电时起保护作用.(2)严禁家庭照明电路中私自将接地线当零线使用.【典例1】（1）对称的负载星型接法中，负载电压与相电压和线电压有什么关系？相电流与线电流的关系是什么？（2）对称的负载三角形接法中，相电流与线电流有什么关系？ 【答案】（1）负载的星型接法中，若电源为Y 形连接，则负载的电压应等于相电压，并为线电压的1/3，线电流应等于相电流，即I 线=I 相；若电压为△形连接，则负载的电压应为线电压的1/3，又相电压等于线电压，故有3U 负=U 线=U 相，即有I 线=3I 相 (2)负载的三角形接法中，不管电源为Y 形连接还是△形连接，负载的电压应等于线电压，且都有线电流等于相电流的3倍，即 I 线=3I 相。
人教版高中物理选修3-2 电能的输送 PPT课件
解：1、由P=UI 得I=P/U
当U1=5KV时，I1=200A；当U2=50KV时， I2=20A 2、由P损=I2R线， 当U=5KV时， P损1=（200）2×10=400KW 当U=50KV时， P损2=（20）2×10=4KW
思考：若输电电压提高100倍，则输送过程中损失的 功率变为原来的多少倍？ 1/10000 我国远距离输电采用110KV、220KV、330KV的电压， 少数线路已经采用550KV 思考：是不是输电电压越高越好？为什么？ 不是。电压过高，会增加绝缘有困难，因而架线的费 用增加，输电线路还容易向大气放电，增加电能的损 失。要综合考虑，选择合适的输电电压。 说明：一般大型发电机组发电电压是10KV左右，要先 升到110KV、220KV、330KV或550KV后经高压架空线送 出。到了用电区，又要遂级把电压降下来。
2 .简单输送电路的计算和步骤
画出供电图
以变压器铁心为界线分出各个回路,各回路可
独立运用欧姆定律分析. 各回路间通过线圈匝数比与电压比和电流比的 关系,总功率不变等联系.
达标练习
1．发电厂电机的输出电压为U1,发电厂至学校 的的输电导线总电阻为R通过导线的电流为I, 学校得到的电压为U2，则输电导线上损耗的 功率可表示为： A．U12/R B．(U1-U2)2/R C ．I 2R D．(U1-U2)I
火力发电站
风力发电站
水利发电站
大亚湾核电站
秦山核电站
三峡水电站
新疆风力发电
而用电的地方却分布很广:
电 能 的 输 送 示 意 图
一、电能的输送
1、面临的问题 电流流过输电导线时，由于电流的热效应， 必然有一部分电能转化成热而损失掉。 2、发热损失电能的计算：P损=I2R 3、减小输电线上电能损失的办法： 由热功率计算公式可看出 （1）减小输电线的电阻 （2）减小输送的电流
高中物理第2章交变电流第7节远距离输电课件粤教版选修3-21
2．高压直流输电 (1)直流输电的优点 不存在_感__抗___和_容__抗___引起的电能损失． (2)直流输电的基本过程 在发电站区域经变压器升压，由换流设备将交___流__电___变成直___流__电___，用高 压直流电进行远距离传输，在用户区域由_换___流___设__备_将直流电变为交流电，经 变压器降压送给用户．
知 识 点 一
学
第七节 远距ห้องสมุดไป่ตู้输电
业 分
层
测
评
知 识 点 二
什么要高 压输电
[先填空] 1．基本要求 既能__安__全__、保质，又能减少__电__能__损耗，降低输电系统成本．
远距离输电电路的分析与计算
[先填空] 1．降低输电损耗的途径 (1)减小输电线的电___阻___：在输电距离一定的情况下，为减小_电__阻___，应当 选用电阻率小的金属材料，还要尽可能增加导线的横___截__面___积__． (2)减小输电线中的电___流___：为了减小输电电___流___，同时又要保证向用户提 供一定的电功率，就要提高输电_电___压__．
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C．据公式 P＝I2R，提高电压后输电线上的功率损耗减为 原来的 1/400
D．据公式 P＝U2/R，提高电压后输电线上的功率损耗将增 大为原来的 400 倍
解析：在输电功率 P 一定时，输电线上的电流由公式 I＝ P/U 决定．当 P、R 一定时，输电线上的功率损耗由公式 P 损＝ I2R＝UP2R 决定．
降压变压器次级的输出电压和电流： U4＝nn43U3＝219.6 V，I4＝nn34I3＝200 A 用户得到的功率：P4＝U4I4＝43.92 kW (3)若不采用高压输电，线路损失电压为： U′R＝I1R＝40 V 用户得到的电压：U′＝U1－U′R＝180 V 用户得到的功率为：P′＝U′I1＝36 kW. 答案：见解析
【例题】输电导线的电阻为 R，输送电功率为 P.现分别用 U1
和 U2 两种电压来输电，则两次输电线上损失的功率之比为( )
A．U1∶U2
B．U21∶U22
C．U22∶U21
D．U2∶U1
解析：由 P＝UI 得输电线中的电流 I＝P/U，输电线上损失
的功率 P 损＝I2R＝UP2R＝PU2R2 ，即在输送功率和输电线电阻不变
答案：AC
题型1 远距离输电问题的分析与计算
【例题】水电站给远处山村送电的输出功率是 100 kW，用 2 000 V 电压输电，线路上损失的功率是 2.5×104 W，如果改用 20 000 V 高压输电，线路上损失的功率是多少？
解析：因 P＝UI，所以用 2 000 V 送电， 电流为 I1＝UP1＝1020000000 A＝50 A
(1)输电线上的电压损耗 U 损＝ U2－U3＝I2R＝UP12ρ2SL∝U12S，输 电线上的电功率损耗为 P 损＝P2－P3＝ U 损 I2＝ I22R＝UP122·ρ2SL ∝ 压U变122压S，器其间中的U距2 是离输．电输电电压效、率S为是η输＝电P1导－P1线P损的＝截1－面UP积122R、L 是升降
的情况下，损失的功率与输电电压的平方成反比，故 P 损 1∶P 损
2 ＝U22∶U21，选项 C 正确． 答案：C
【例题】发电机的端电压为 220 V，输出电功率为 44 kW， 输电导线的电阻为0.2 Ω，如果用初、次级线圈匝数之比为1∶10 的升压变压器升压，经输电线路后，再用初、次级线圈匝数比 为 10∶1 的降压变压器降压供给用户．
(1)画出全过程的线路图． (2)求用户得到的电压和功率． (3)若不经过变压而直接送到用户，求用户得到的功率和电 压．
解析：(1)线路图如图 2－4 所示：
图 2－4 (2)升压变压器次级的输出电压：U2＝nn21U1＝2 200 V 升压变压器次级输出电流：I2＝nn12I1
升压变压器初级输入电流，由 P＝U1I1 得： I1＝UP1＝442×21003A＝200 A 所以 I2＝nn12I1＝110×200 A＝20 A 输电线路上的电压损失和功率损失分别为： UR＝I2R＝4 V，PR＝I22R＝0.08 kW 加到降压变压器初级上的输入电流和电压： I3＝I2＝20 A，U3＝U2－UR＝2 196 V
第七节 远距离输电
知识点1 从发电站到用户的输电线路 1．线路的主要组成：发电机、升压变压器、输电导线、降 压变压器、用户的用电器等．(如图 2－7－1)
图 2－7－1
2．线路上各部分的物理量：P1、U1、I1、n1为升压变 压器原线圈上的物理量，P2、U2、I2、n2为升压变压器副线 圈上的物理量，P3、U3、I3、n3为降压变压器原线圈上的物 理量，P4、U4、I4、n4为降压变压器副线圈上的物理量，P损、 U损为输电线的功率和电压损耗，R为输电线的电阻．
②减小输电电流，因 I＝P/U，在输送电功率 P 不变的前提 下，若将输电电压提高到 n 倍，则输电线上电压损耗将减小到 原来的 1/n，这是常采用的方法，也是远距离高压输电的原因．
2．输电线上电功率的损耗 (1)输电线上电功率的损耗_P__损_＝__P_2－__P__3＝__I_22_R_＝__U__损_I_2 ，其主 要原因是由于输电导线存在电阻，电流通过输电导线时，在输
1．(双选)某发电厂原来用 11 kV 的交流电压输电，后来改 用升压变压器将电压升高到 220 kV 输电，输送的电功率都是 P， 若输电线路的电阻为 R，则下列说法中正确的是( )
A．据公式 I＝P/U，提高电压后输电线上的电流降为原来 的 1/20
B．据公式 I＝U/R，提高电压后输电线上的电流增为原来 的 20 倍
设输电线上的电阻为 R，输电线上损失的功率 P1＝I21R＝2 500 R
改用 20 000 V 高压送电时的送电电流 I2＝UP2＝12000000000 A＝5 A 此时输电线上损失的功率 P2＝I22R＝25 R 由 P1＝2.5×104 W 得 P2＝2.5×102 W.
电线上发热造成的．
(2)减小输电线上电功率损耗的方法：通过减小电阻来减小输 电线上电功率损耗的方法是有限的，因而减小输电线上电功率损 耗的方法也是提高输电电压．由公式 P＝I2R＝UP2R 知，若将输 电电压提高到 n 倍，则输电线上电功率损耗将减小到原来的
(2)由以上计算式知，在输送电功率一定的前提下，有： ①减少输电线电压、电功率损耗的途径是_提__高__输__电__电__压____ 或__增__大__输__电__导__线__的__横__截__面__积_____．两者相比，当然选择前者． ②若输电线功率损失已经确定，那么升高输电电压能减小 输电线截面积，从而节约大量金属材料和架设电线所需的钢材 和水泥，还能少占用土地．
知识点2 为什么要用高压输电 1．输电线上电压的损耗 (1)输电线上电压的损耗_U__损__＝__U_2_－__U_3_＝__I_2R__，其主要原因 是由于输电导线存在电阻，电流通过输电导线时，在输电线上 产生的电压降造成的． (2)减小输电线上电压损耗的方法： ①减小输电线路的电阻，除选用铜或铝作输电导线外，若 要减小输电线路的电阻，势必要增大输电导线的横截面积，由 此会导致输电导线过重、成本过高等不利后果，故不常采用；