Номер 21.16, страница 107 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 21. Электромагнитная индукция. Производство и передача электроэнергии - номер 21.16, страница 107.

Условие.

21.16. Постоянный или переменный ток получают с помощью генераторов на электростанциях?

Решение.

21.16. Решение

На электростанциях с помощью генераторов получают переменный ток. Это обусловлено как принципом работы самих генераторов, так и экономическими и техническими преимуществами переменного тока для передачи и распределения электроэнергии.

Во-первых, принцип действия большинства электромеханических генераторов, используемых на электростанциях, основан на явлении электромагнитной индукции. В генераторе вращающаяся часть (ротор), которая является электромагнитом или постоянным магнитом, создает переменное во времени магнитное поле в неподвижных обмотках (статоре). При вращении ротора магнитный поток, пронизывающий обмотки статора, непрерывно изменяется по величине и направлению. Согласно закону Фарадея, это изменение магнитного потока индуцирует в обмотках электродвижущую силу (ЭДС), которая также периодически изменяет свое значение и полярность. В результате в цепи возникает переменный синусоидальный ток.

Во-вторых, и это является ключевой причиной, переменный ток намного проще и эффективнее трансформировать. Для передачи электроэнергии на большие расстояния от электростанции к потребителям необходимо минимизировать потери мощности в линиях электропередачи (ЛЭП). Потери мощности на нагрев проводов рассчитываются по формуле $P_{потерь} = I^2 \cdot R$, где $\text{I}$ – сила тока, а $\text{R}$ – сопротивление проводов. Из формулы видно, что для уменьшения потерь необходимо снижать силу тока. Чтобы передать ту же самую мощность $P = U \cdot I$, при уменьшении тока $\text{I}$ необходимо соответственно увеличить напряжение $\text{U}$. С помощью трансформаторов, которые работают только на переменном токе, можно легко и с очень высоким КПД (более 99%) повышать напряжение до сотен тысяч вольт перед передачей и понижать его до безопасных бытовых значений (например, 220 В) у конечного потребителя. Осуществление таких преобразований с постоянным током технически гораздо сложнее и дороже.

Таким образом, генерация переменного тока является основой современной энергетики благодаря простоте его преобразования для эффективной передачи на большие расстояния.

Ответ: На электростанциях с помощью генераторов получают переменный ток.