Теория:
Электрическая энергия является ценным энергоресурсом, что обуславливает её использование при преобразованиях в другие виды энергии, а также передачу её потребителям на любые расстояния.
Как известно, электроэнергию вырабатывают на электростанциях и передают потребителям на большие расстояния с помощью линий электропередачи (ЛЭП). Но при передаче электрической энергии по проводам часть энергии тратится на нагревание проводов линий электропередачи.
Теплота \(Q\), выделяемая током в проводнике, определяется по формуле закона Джоуля — Ленца: .
Очевидно, чтобы уменьшить потери тепловой энергии в проводах, нужно либо уменьшать силу тока, либо уменьшать сопротивление.
Сопротивление проводника вычисляется по формуле: .
Объединив эти формулы, получим следующее выражение: .
Чтобы уменьшить сопротивление линии, используют провода, изготовленные из материала с малым удельным сопротивлением (обычно медь или алюминий), и увеличивают их поперечное сечение. Однако этот путь малоэффективен — провода должны иметь малую массу. Противоречия в требованиях малой массы и малого удельного сопротивления с большим поперечным сечением не нашли своего решения. Поэтому используют высоковольтные линии передачи.
Обрати внимание!
Для уменьшения силы тока при сохранении мощности (\(P = IU\)) повышают напряжение, т. е. ток трансформируют.
Для этого на территории электростанции устанавливают повышающие трансформаторы.
Электроприборы в домах рассчитаны на напряжение, отличающееся от передаваемого по ЛЭП. Поэтому существуют подстанции, на которых напряжение понижается до потребительского значения (\(220\) В).