Номер 4, страница 182 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 3. Электромагнитные явления. Параграф 42. Передача электрической энергии. Вопросы для самопроверки - номер 4, страница 182.

Условие.

4. Как осуществляется передача электроэнергии от электростанции к потребителю?

Решение.

Передача электроэнергии от электростанции к потребителю — это многоэтапный процесс, основной задачей которого является доставка энергии на большие расстояния с минимальными потерями. Ключевую роль в этом процессе играют трансформаторы, позволяющие изменять напряжение электрического тока.

Сначала на электростанции генератор вырабатывает электроэнергию при относительно невысоком напряжении (например, 10–20 кВ). Затем с помощью повышающего трансформатора напряжение увеличивают до сотен киловольт (110, 220, 500 кВ и выше). Это необходимо для эффективной транспортировки. Электроэнергия под таким высоким напряжением передается по высоковольтным линиям электропередачи (ЛЭП) на большие расстояния.

Вблизи городов или крупных промышленных предприятий на понизительных подстанциях напряжение снижается до десятков киловольт (например, 6–10 кВ). Далее по распределительным сетям электроэнергия поступает к местным трансформаторным подстанциям, где напряжение понижается до конечного значения, безопасного для потребителей, — 380/220 В. После этого электричество подается в жилые дома, учреждения и на предприятия.

Причина использования высокого напряжения для передачи заключается в необходимости уменьшения потерь мощности. Потери в проводах из-за их нагрева (согласно закону Джоуля-Ленца) определяются формулой: $P_{потерь} = I^2 \cdot R$, где $\text{I}$ — сила тока, а $\text{R}$ — сопротивление линии. В то же время передаваемая мощность равна $P = U \cdot I$. Из этого соотношения следует, что сила тока $I = P/U$. Если подставить это выражение в формулу потерь, получим:$P_{потерь} = \left(\frac{P}{U}\right)^2 \cdot R = \frac{P^2 \cdot R}{U^2}$Эта формула показывает, что потери мощности обратно пропорциональны квадрату напряжения. Таким образом, повышение напряжения в 10 раз приводит к уменьшению потерь в 100 раз, что делает передачу электроэнергии на дальние расстояния экономически выгодной.

Ответ: Передача электроэнергии от электростанции к потребителю осуществляется по линиям электропередачи (ЛЭП) при очень высоком напряжении с последующим его понижением на трансформаторных подстанциях. Использование высокого напряжения необходимо для значительного сокращения потерь энергии при ее транспортировке на большие расстояния.