Номер 14.16, страница 66 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 14. Электрический ток. Действия электрического тока - номер 14.16, страница 66.

Условие.

14.16. Каково главное преимущество передачи энергии с помощью электрического тока?

Решение.

Главное преимущество передачи энергии с помощью электрического тока заключается в возможности передавать большие объемы энергии на значительные расстояния с очень низкими потерями. Это свойство является основой для создания централизованных систем энергоснабжения, питающих города и промышленные предприятия от удаленных электростанций.

Эффективность передачи достигается за счет использования высокого напряжения. Мощность электрического тока $\text{P}$ определяется как произведение напряжения $\text{U}$ на силу тока $\text{I}$: $P = UI$. Потери мощности $P_{потерь}$ в проводах из-за их нагрева описываются законом Джоуля-Ленца: $P_{потерь} = I^2R$, где $\text{R}$ — сопротивление линии электропередачи.

Чтобы передать заданную мощность $\text{P}$, можно уменьшить силу тока $\text{I}$, одновременно увеличив напряжение $\text{U}$. Сила тока в линии составляет $I = P/U$. Подставив это выражение в формулу потерь, получим: $P_{потерь} = (\frac{P}{U})^2R = \frac{P^2R}{U^2}$. Из этой формулы видно, что потери мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения. Таким образом, увеличив напряжение в 10 раз, можно снизить потери в 100 раз. Именно для этого используют трансформаторы: на электростанциях напряжение повышают до сотен киловольт, а вблизи потребителей — понижают до бытовых значений (например, 220 В).

К другим важным преимуществам относятся высокая скорость передачи энергии (близкая к скорости света) и универсальность, то есть легкость преобразования электрической энергии в другие виды: механическую, тепловую, световую, звуковую и т. д.

Ответ: Главное преимущество передачи энергии с помощью электрического тока — это возможность ее транспортировки на большие расстояния с минимальными потерями. Это достигается за счет использования высокого напряжения в линиях электропередачи, что позволяет существенно уменьшить силу тока и, как следствие, квадратично снизить потери энергии на нагрев проводов.