Номер 4, страница 85, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Начертите схему передачи электроэнергии.

4. Схема передачи электроэнергии — это технологическая цепочка, обеспечивающая доставку электрической энергии от генерирующих станций к потребителям. Ключевой особенностью этой схемы является использование трансформаторов для повышения напряжения перед передачей на большие расстояния и его последующего понижения перед распределением потребителям. Это необходимо для минимизации потерь мощности.

Потери мощности $P_{потерь}$ в линиях электропередачи (ЛЭП) из-за их нагрева описываются законом Джоуля-Ленца:

$P_{потерь} = I^2 \cdot R$

где $\text{I}$ — сила тока, а $\text{R}$ — сопротивление проводов.

Передаваемая мощность $P_{передачи}$ связана с напряжением $\text{U}$ и силой тока $\text{I}$ формулой $P_{передачи} = U \cdot I$. Отсюда сила тока $I = P_{передачи} / U$. Подставив это в формулу потерь, получаем:

$P_{потерь} = \frac{P_{передачи}^2 \cdot R}{U^2}$

Как видно из формулы, потери мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения. Поэтому для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжение значительно повышают, что позволяет во много раз сократить потери.

Типовая схема передачи электроэнергии состоит из следующих этапов:

1. Производство: Электростанции (АЭС, ГЭС, ТЭЦ) вырабатывают электроэнергию с напряжением 6–24 кВ.

2. Повышение напряжения: С помощью повышающих трансформаторов, расположенных на электростанциях, напряжение увеличивается до 110–750 кВ (иногда и выше).

3. Транспортировка: Электроэнергия по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) передается на большие расстояния к местам потребления.

4. Понижение напряжения: На понижающих подстанциях вблизи населенных пунктов и промышленных зон напряжение поэтапно снижается: сначала до 35–110 кВ на главных подстанциях, а затем до 6–10 кВ на распределительных подстанциях.

5. Распределение и потребление: На местных трансформаторных подстанциях напряжение понижается до конечного потребительского уровня 0,4 кВ (380/220 В), после чего электроэнергия поступает в жилые дома, на предприятия и в учреждения.

Ответ: Блок-схема передачи электроэнергии от производителя к потребителю выглядит следующим образом:

Электростанция (Генератор, 6-24 кВ)

↓

Повышающий трансформатор (напряжение повышается до 110-750 кВ)

↓

Высоковольтная линия электропередачи (ЛЭП)

↓

Понижающая подстанция (напряжение понижается до 35-110 кВ)

↓

Распределительная сеть (напряжение 6-10 кВ)

↓

Местная трансформаторная подстанция (напряжение понижается до 0,4 кВ)

↓

Потребитель (напряжение 220/380 В)