Номер 1, страница 108 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

1. Какими преимуществами обладает переменный ток по сравнению с постоянным?

1. Переменный ток (AC) обладает рядом фундаментальных преимуществ по сравнению с постоянным током (DC), которые и определили его повсеместное использование в системах производства, передачи и распределения электроэнергии. Вот ключевые из них:

Простота трансформации напряжения. Это самое важное преимущество переменного тока. Напряжение переменного тока можно очень легко и с высоким коэффициентом полезного действия (КПД до 99%) повышать или понижать с помощью трансформаторов. Это свойство имеет решающее значение для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электроэнергию производят на электростанциях при относительно низких напряжениях, затем, для передачи по линиям электропередачи (ЛЭП), напряжение повышают до сотен тысяч вольт. Это позволяет значительно уменьшить силу тока в проводах при передаче той же мощности ($P = U \cdot I$). Снижение силы тока, в свою очередь, кардинально уменьшает тепловые потери в ЛЭП, так как мощность потерь пропорциональна квадрату силы тока ($P_{потерь} = I^2 \cdot R$). У конечного потребителя напряжение с помощью понижающих трансформаторов снова снижается до безопасных и стандартных значений (например, 220/380 В). Эффективно и дёшево изменять напряжение постоянного тока гораздо сложнее; для этого требуются сложные и дорогие полупроводниковые преобразователи.

Простота и надежность генераторов. Генераторы переменного тока (альтернаторы) имеют более простую конструкцию, чем генераторы постоянного тока (динамо-машины). В генераторах постоянного тока необходим коллекторно-щёточный узел — механическое устройство, которое преобразует вырабатываемый в обмотках якоря переменный ток в постоянный во внешней цепи. Этот узел подвержен механическому износу, требует регулярного обслуживания, искрит и является источником дополнительных потерь энергии. Генераторы переменного тока лишены этого недостатка, что делает их более надежными, дешёвыми и эффективными.

Простота и дешевизна электродвигателей. Асинхронные двигатели переменного тока являются самыми распространенными в мире. Их отличает чрезвычайно простая и прочная конструкция (особенно с короткозамкнутым ротором), отсутствие щёток, высокая надежность и низкая стоимость. Они не требуют сложного обслуживания и могут работать в тяжелых условиях. Хотя двигатели постоянного тока и позволяют проще регулировать скорость вращения, для подавляющего большинства применений (насосы, вентиляторы, конвейеры, бытовая техника) преимущества асинхронных двигателей переменного тока являются решающими.

Легкость прерывания цепи. В цепи переменного тока его значение периодически, с частотой сети (например, 100 раз в секунду для частоты 50 Гц), проходит через ноль. Это свойство значительно облегчает гашение электрической дуги, которая возникает между