Номер 2, страница 139 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 5. Электромагнитные колебания и волны. Параграф 26. Передача электрической энергии. Вопросы - номер 2, страница 139.

Условие.

2. С чем связаны потери электроэнергии при передаче её на расстояния?

Решение.

2. С чем связаны потери электроэнергии при передаче её на расстояния?

Потери электроэнергии при её передаче на большие расстояния в первую очередь связаны с электрическим сопротивлением проводов, из которых состоят линии электропередачи (ЛЭП). Любой проводник, используемый для передачи тока, обладает этим свойством.

Физическое явление, описывающее эти потери, — это закон Джоуля-Ленца. Согласно этому закону, когда по проводнику течёт электрический ток, проводник нагревается. Количество теплоты ($\text{Q}$), выделяемое в проводе, прямо пропорционально квадрату силы тока ($\text{I}$), сопротивлению провода ($\text{R}$) и времени ($\text{t}$), в течение которого ток протекает по проводу. Это выражается формулой:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Эта выделяемая теплота и есть потери электроэнергии. Часть передаваемой электрической энергии бесполезно преобразуется в тепловую энергию и рассеивается в окружающем пространстве (в атмосфере), не доходя до конечного потребителя.

Из формулы видно, что величина потерь зависит от двух ключевых факторов:

1. Сопротивление проводов ($\text{R}$). Сопротивление линии зависит от её длины ($\text{l}$), материала (удельного сопротивления $\rho$) и площади поперечного сечения ($\text{S}$): $R = \rho \frac{l}{S}$. Чем длиннее ЛЭП, тем выше её сопротивление и, соответственно, больше потери. Для снижения сопротивления используют материалы с хорошей проводимостью (алюминий, медь) и увеличивают толщину проводов, но это экономически затратно.

2. Сила тока ($\text{I}$). Потери растут пропорционально квадрату силы тока. Это самая сильная зависимость, поэтому уменьшение силы тока — наиболее эффективный способ сокращения потерь. Поскольку передаваемая мощность ($\text{P}$) связана с напряжением ($\text{U}$) и силой тока ($\text{I}$) соотношением $P = U \cdot I$, для передачи той же мощности при меньшем токе необходимо повышать напряжение. Именно поэтому электроэнергию передают на дальние расстояния при очень высоком напряжении (сотни тысяч вольт), используя повышающие трансформаторы на электростанциях и понижающие трансформаторы вблизи потребителей.

Ответ: Потери электроэнергии при передаче на расстояния связаны с нагревом проводов линий электропередачи из-за их электрического сопротивления. В соответствии с законом Джоуля-Ленца, часть электрической энергии преобразуется в теплоту и рассеивается в окружающую среду.