Номер 1, страница 39 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

1. В чем заключается роль трансформатора при передаче электрической энергии?

1. Основная роль трансформатора при передаче электрической энергии заключается в преобразовании переменного тока, а именно в изменении его напряжения. Это является ключевым фактором для эффективной и экономичной транспортировки электроэнергии на большие расстояния.

При передаче электроэнергии по проводам неизбежны потери мощности, в основном из-за их нагрева. Величина этих потерь определяется законом Джоуля-Ленца и прямо пропорциональна квадрату силы тока: $P_{потерь} = I^2 \cdot R$, где $I$ — сила тока, а $R$ — сопротивление линии электропередачи. Из формулы видно, что для уменьшения потерь необходимо снижать силу тока в проводах.

В то же время, передаваемая потребителю мощность $P$ должна оставаться на заданном уровне. Эта мощность связана с напряжением $U$ и силой тока $I$ соотношением $P = U \cdot I$. Чтобы передать ту же мощность $P$ при меньшей силе тока $I$, необходимо соответственно увеличить напряжение $U$.

Именно эту задачу и решают трансформаторы в системе передачи электроэнергии. Сначала на выходе с электростанции устанавливаются повышающие трансформаторы. Они увеличивают напряжение, генерируемое генератором, до очень высоких значений (сотни киловольт), что приводит к пропорциональному уменьшению силы тока. Это позволяет передавать огромные мощности на сотни и тысячи километров с минимальными потерями.

Затем, вблизи мест потребления электроэнергии (городов, заводов, населенных пунктов) на распределительных подстанциях устанавливаются понижающие трансформаторы. Они в несколько этапов снижают высокое напряжение до уровней, безопасных и пригодных для использования конечными потребителями (например, до 380/220 В для непосредственного подключения приборов).

Таким образом, использование трансформаторов делает возможной передачу электроэнергии на большие расстояния с высоким КПД.

Ответ: Роль трансформатора при передаче электрической энергии состоит в повышении напряжения (и, соответственно, уменьшении силы тока) перед передачей на большие расстояния для минимизации потерь мощности в проводах, а затем в понижении напряжения до безопасных и рабочих значений у конечных потребителей.