Номер 2, страница 182 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 42. Передача электрической энергии. Вопросы для самопроверки - номер 2, страница 182.

Условие.

2. Можно ли практически уменьшить потери электроэнергии, уменьшив сопротивление проводов?

Решение.

Решение

Потери электроэнергии в проводах при её передаче происходят в основном из-за нагрева проводников электрическим током. Это явление описывается законом Джоуля-Ленца, согласно которому количество выделившейся теплоты (энергетические потери) $\text{Q}$ определяется формулой:

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

где $\text{I}$ — сила тока в цепи, $\text{R}$ — сопротивление проводов, $\text{t}$ — время прохождения тока.

Из формулы видно, что потери энергии $\text{Q}$ прямо пропорциональны сопротивлению $\text{R}$. Следовательно, для уменьшения потерь необходимо уменьшить сопротивление проводов. Рассмотрим, как это можно сделать на практике.

Сопротивление проводника зависит от материала, из которого он сделан, его длины и толщины. Эта зависимость выражается формулой:

$R = \rho \frac{l}{S}$

где $\rho$ — удельное сопротивление материала, $\text{l}$ — длина провода, $\text{S}$ — площадь поперечного сечения провода.

Чтобы уменьшить сопротивление $\text{R}$, можно:

1. Уменьшить удельное сопротивление $\rho$, то есть использовать материал с лучшей проводимостью. В линиях электропередачи (ЛЭП) уже применяются материалы с очень низким удельным сопротивлением — медь и алюминий. Использование проводников с еще меньшим сопротивлением, например серебра, экономически невыгодно из-за их высокой стоимости. Использование сверхпроводников (с $\rho=0$) пока технологически очень сложно и дорого, так как они требуют сверхнизких температур.

2. Уменьшить длину проводов $\text{l}$. Этот параметр изменить практически невозможно, так как он определяется расстоянием от электростанции до потребителя.

3. Увеличить площадь поперечного сечения $\text{S}$, то есть использовать более толстые провода. Это основной практический способ снижения сопротивления и, соответственно, потерь электроэнергии. Однако у него есть существенные ограничения:

   • Экономические: более толстые провода требуют большего расхода дорогостоящего металла (меди или алюминия), что значительно увеличивает их стоимость.

   • Технические: толстые провода имеют большую массу, что требует установки более мощных и дорогих опор ЛЭП, способных выдержать их вес.

Таким образом, уменьшение сопротивления проводов — это реальный и применяемый на практике способ снижения потерь электроэнергии. Однако выбор конкретных параметров (в первую очередь, толщины провода) всегда является результатом технико-экономического компромисса между стоимостью потерь за весь срок службы ЛЭП и первоначальными затратами на её строительство.

Ответ: Да, практически возможно уменьшить потери электроэнергии, уменьшив сопротивление проводов. Основным применяемым на практике способом является увеличение толщины (площади поперечного сечения) проводов. Однако этот метод ограничен экономическими факторами (высокая стоимость толстых проводов) и техническими трудностями (большой вес проводов требует более прочных и дорогих опор).