Номер 7, страница 208 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава IV. Электромагнитные явления. Параграф 37. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние - номер 7, страница 208.

Условие.

7. Объясните схему передачи электроэнергии от электростанции к месту потребления.

Решение.

Передача электроэнергии от электростанции, где она производится, до конечного потребителя (заводы, дома, офисы) — это многоступенчатый процесс, основной целью которого является минимизация потерь энергии при транспортировке на большие расстояния. Схема передачи состоит из следующих основных этапов:

1. Производство электроэнергии. На электростанциях (ТЭС, ГЭС, АЭС и др.) генераторы вырабатывают электрический ток. Напряжение, производимое генератором, обычно относительно невелико и составляет от 6 до 25 киловольт (кВ).

2. Повышение напряжения. Перед передачей на большие расстояния электроэнергию пропускают через повышающий трансформатор, расположенный непосредственно на электростанции. Трансформатор увеличивает напряжение до очень высоких значений — от 110 кВ до 750 кВ и выше. Это ключевой этап, так как он позволяет значительно сократить потери энергии в проводах. Потери мощности при передаче определяются законом Джоуля-Ленца: $P_{потерь} = I^2 \cdot R$, где $\text{I}$ — сила тока, а $\text{R}$ — сопротивление линии электропередачи. Передаваемая мощность связана с напряжением и силой тока формулой $P_{передаваемая} = U \cdot I$. Отсюда сила тока $I = P_{передаваемая} / U$. Подставив это в формулу потерь, получим: $P_{потерь} = \frac{P_{передаваемая}^2}{U^2} \cdot R$. Из этой формулы видно, что потери мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения. Таким образом, увеличивая напряжение в 10 раз, мы уменьшаем потери в 100 раз.

3. Транспортировка по линиям электропередачи (ЛЭП). Электроэнергия под высоким напряжением передается по высоковольтным линиям электропередачи, которые представляют собой систему проводов, закрепленных на высоких металлических опорах. Высокое напряжение опасно для использования, поэтому ЛЭП прокладывают вдали от жилых зон.

4. Понижение напряжения на подстанциях. По мере приближения к населенным пунктам или промышленным районам высокое напряжение необходимо понизить до безопасных и пригодных для использования уровней. Это происходит на районных понижающих подстанциях. Здесь с помощью понижающих трансформаторов напряжение снижается до значений, например, 35-110 кВ, для дальнейшего распределения по городу или району.

5. Распределение электроэнергии. От районных подстанций электроэнергия по кабельным или воздушным линиям поступает на местные распределительные подстанции (трансформаторные будки), которые находятся в непосредственной близости от потребителей. На этих подстанциях напряжение снова понижается, например, до 6-10 кВ.

6. Доставка конечному потребителю. От местных трансформаторных подстанций электроэнергия поступает к конечным потребителям. Для крупных промышленных предприятий напряжение может оставаться на уровне 6-10 кВ. Для бытовых потребителей (жилые дома, магазины, офисы) напряжение понижается до стандартных 220 В (или 380 В для трехфазной сети) с помощью небольших трансформаторов и по низковольтным сетям доставляется непосредственно в здания.

Таким образом, вся система построена на последовательном преобразовании напряжения с помощью трансформаторов: сначала его повышают для минимизации потерь при передаче на дальние расстояния, а затем поэтапно понижают до безопасного и удобного для использования уровня у конечного потребителя.

Ответ:

Схема передачи электроэнергии включает следующие этапы: 1) производство электроэнергии на электростанции при относительно низком напряжении; 2) повышение напряжения с помощью трансформатора для минимизации потерь при передаче; 3) транспортировка энергии по высоковольтным линиям электропередачи на большие расстояния; 4) поэтапное понижение напряжения на подстанциях с помощью трансформаторов по мере приближения к потребителям; 5) распределение электроэнергии по местным сетям и доставка конечному потребителю при стандартном низком напряжении (например, 220 В).