9 класс · BelPhO

Почему линии электропередач высоковольтные?

BelPhO · Городская · 2021

Условие

Решение на сайте · без автопроверки

напряжение источника постоянно и не зависит от сопротивления подключенной к нему цепи;
сопротивления проводов и электрических приборов (нагрузки) постоянны и не зависят от силы протекающих токов;

Часть 1. Элементарное введение.

Мощность любого электроприбора зависит от подаваемого напряжения. Поэтому каждый такой прибор рассчитывается на определенное напряжение , при котором работа прибора является оптимальной. Такое напряжение называется номинальным, а развиваемая при этом напряжении мощность называется номинальной мощностью. Именно эти характеристики указываются в паспорте прибора.

В данной задаче используются следующие приближения:

напряжение источника постоянно и не зависит от сопротивления подключенной к нему цепи;
сопротивления проводов и электрических приборов (нагрузки) постоянны и не зависят от силы протекающих токов;

1.1 Номинальная мощность электрической лампочки равна Вт, при номинальном напряжении В. Чему равно электрическое сопротивление этой лампочки?

1.2 Две лампочки с номинальными мощностями (при номинальном напряжении В) Вт и Вт соединены параллельно и подключены к источнику напряжения В. Чему равна суммарная мощность такой цепи?

1.3 Эти же лампочки соединили последовательно и подключили к тому же источнику. Чему равна суммарная мощность в этой цепи?

Часть 2. Линия электропередачи.

При передаче электроэнергии заметная ее часть теряется в проводах. Рассмотрим простейшую схему линии передач, состоящую из источника постоянного напряжения , проводной линии передачи (ее общее сопротивление равно ) и полезной нагрузки сопротивлением .

2.1 Найдите электрическое напряжение на полезной нагрузке.

2.2 Рассчитайте коэффициент потерь линии электропередачи (отношение мощности, которая теряется в проводах к мощности, развиваемой источником).

2.3 Пусть электроэнергия предается от источника напряжения В на расстояние км по медным проводам с диаметром поперечного сечения мм. Номинальная мощность нагрузки потребителя $ном$ кВт. Рассчитайте реальную мощность, получаемую потребителем, и коэффициент потерь в этой цепи. Удельное электрическое сопротивление меди Омм

Часть 3. Линия с преобразованием напряжения.

Для уменьшения потерь электроэнергии увеличивают напряжение в подводящих проводах. В настоящее время вся электроэнергетика построена на основе переменного тока, основное достоинство которого и заключается в возможности достаточно просто преобразовывать напряжение с помощью трансформаторов. Изучение трансформаторов не входит в наши планы, поэтому мы воспользуемся простой моделью. Будем считать, что в нашем распоряжении имеется ПН (преобразователь напряжения) – устройство, преобразующее напряжение на входе в напряжение на выходе без потери мощности тока. Коэффициент называется коэффициентом трансформации. Тогда схема линии электропередач включает следующие элементы: Электрический ток, создаваемый источником напряжения (по-прежнему, считаем его идеальным, т.е. напряжение на источнике не зависит от сопротивления внешней среды) подается на повышающий преобразователь напряжения с коэффициентом трансформации ; это повышенное напряжение подается на линию передачи (сопротивление которой равно ); после линии передачи устанавливается понижающий преобразователь напряжения с коэффициентом трансформации (подавать высокое напряжение непосредственно потребителю нельзя по причинам безопасности); после этого ток при пониженном напряжении поступает потребителю (сопротивление нагрузки которого обозначаем ).

3.1 Найдите напряжение на нагрузке и силу тока через него в такой схеме линии электропередачи.

3.2 Какую замену в параметрах цепи можно провести, чтобы воспользоваться формулами, полученными в Части 2?

3.3 Рассчитайте коэффициент потерь в этой линии электропередачи.

3.4 Рассчитайте значение коэффициента потерь в цепи с преобразованием напряжения (при ) и значениями сопротивлений линии и нагрузки, рассчитанными в п. 2.3.

Моё решение

Запиши ход решения, затем сравни его с опубликованным разбором. Ответ сохраняется в этой вкладке до её закрытия.

Оригинал на BelPhO

Все задачи Подготовка · 9 класс