Номер 1, страница 81 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Электромагнитные явления. Самостоятельные работы. СР-62. Передача электрической энергии. Вариант 2 - номер 1, страница 81.

Условие.

1. Укажите наиболее эффективный способ уменьшения потерь электроэнергии при её передаче.

Решение.

1. Решение

Потери электроэнергии при её передаче на большие расстояния в основном связаны с нагревом проводов линии электропередачи (ЛЭП) из-за их электрического сопротивления. Этот процесс описывается законом Джоуля-Ленца. Мощность тепловых потерь в проводах ($P_{потерь}$) прямо пропорциональна квадрату силы тока ($\text{I}$) и сопротивлению проводов ($\text{R}$):

$P_{потерь} = I^2 R$

Из этой формулы видно, что для уменьшения потерь необходимо либо уменьшать сопротивление проводов $\text{R}$, либо уменьшать силу тока $\text{I}$.

Рассмотрим оба способа:

1. Уменьшение сопротивления ($\text{R}$). Сопротивление провода зависит от его длины, материала и площади поперечного сечения: $R = \rho \frac{l}{S}$. Уменьшить сопротивление можно, используя провода из материалов с низким удельным сопротивлением ($\rho$) (например, медь или алюминий, что уже и так делается) или увеличивая площадь поперечного сечения ($\text{S}$), то есть делая провода толще. Однако значительное утолщение проводов приводит к резкому увеличению их массы и стоимости, а также требует более прочных и дорогих опор. Поэтому этот способ экономически неэффективен.

2. Уменьшение силы тока ($\text{I}$). Этот способ является гораздо более эффективным. Мощность, передаваемая по линии ($P_{пер}$), равна произведению напряжения на силу тока: $P_{пер} = UI$. Отсюда сила тока выражается как $I = \frac{P_{пер}}{U}$. Подставим это выражение в формулу для мощности потерь:

$P_{потерь} = (\frac{P_{пер}}{U})^2 R = \frac{P_{пер}^2 R}{U^2}$

Из полученной формулы видно, что при передаче одной и той же мощности ($P_{пер}$) потери обратно пропорциональны квадрату напряжения ($U^2$). Это означает, что увеличение напряжения, например, в 10 раз, приводит к уменьшению потерь в $10^2 = 100$ раз. На практике для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжение на выходе с электростанций с помощью повышающих трансформаторов увеличивают до очень высоких значений (сотни киловольт), что позволяет значительно снизить силу тока и, следовательно, минимизировать тепловые потери. Перед подачей потребителю напряжение понижают до безопасных значений с помощью понижающих трансформаторов.

Таким образом, наиболее эффективным способом уменьшения потерь электроэнергии при её передаче является повышение напряжения в линии электропередачи.

Ответ: Наиболее эффективный способ уменьшения потерь электроэнергии при её передаче — это повышение напряжения в линии электропередачи с помощью трансформаторов.