Индивидуальный рабочий лист
Предмет: Физика
Тема: Производство, передача и использование электрической энергии. Трансформатор
Класс: 11
Фамилия, имя ученика: _________________________________
Дата выполнения: _______________________
Инструкция для ученика:
Внимательно прочитай каждое задание. Выполняй работу последовательно. Для ответов используй отведенное место. При решении задач записывай формулы, проводи вычисления и давай развернутые объяснения. Будь внимателен с единицами измерения. Работа оценивается в 10 баллов.
1 Блиц-опрос: основы передачи энергии
Дайте краткие ответы на вопросы.
- Какова основная причина потерь электроэнергии при её передаче по проводам на большие расстояния?
________________________________________________________________
- Какая физическая величина (сила тока I или напряжение U) непосредственно определяет величину тепловых потерь мощности в линии передач? Запишите соответствующую формулу.
________________________________________________________________
- Сформулируйте основной принцип, лежащий в основе экономически выгодной передачи электроэнергии.
________________________________________________________________
2 Трансформатор: расчет и анализ
На электростанции вырабатывается переменный ток с напряжением 11 кВ. Для передачи на расстояние это напряжение с помощью трансформатора повышается до 220 кВ.
- Рассчитайте коэффициент трансформации (k) такого повышающего трансформатора. Коэффициент трансформации рассчитывается как k = N1N2 = U1U2, где индексы 1 и 2 относятся к первичной и вторичной обмоткам соответственно.
Решение и ответ:
- Во сколько раз при таком преобразовании уменьшается сила тока в линии электропередачи (ЛЭП), если считать, что потери мощности в самом трансформаторе пренебрежимо малы? Объясните свой ответ, используя закон сохранения энергии (примерное равенство мощностей).
Объяснение и ответ:
3 Графический анализ
На графике показана зависимость потерь мощности (Pпот) в линии электропередачи от напряжения (U) при передаче одной и той же полезной мощности потребителю.
(Место для вставки графика. Условный график: нисходящая кривая, где по оси X - Напряжение (U), кВ, по оси Y - Потери мощности (P_пот), кВт.)
Проанализируйте график и ответьте на вопросы:
- Как изменяются потери в линии при увеличении напряжения передачи?
________________________________________________________________
- Инженер предлагает два варианта проектирования ЛЭП для нового объекта: при напряжении 110 кВ и при напряжении 330 кВ. Опираясь на график и теорию, объясните, какой вариант экономически более выгоден и почему.
________________________________________________________________
4 Практическая задача
Линия электропередачи имеет сопротивление R = 40 Ом. Передаваемая полезная мощность P = 1000 кВт.
Рассчитайте потери мощности (Pпот = I2R) в этой линии и КПД процесса передачи (η = PP + Pпот * 100%) для двух случаев:
| Напряжение передачи (U) | Сила тока в линии (I = P/U) | Потери мощности (Pпот) | КПД передачи (η) |
|---|---|---|---|
| 10 кВ | |||
| 100 кВ |
Сделайте вывод на основе расчетов: какое напряжение выгоднее использовать для передачи и почему?
Вывод:
5 Связь с жизнью Казахстана
Развитие собственной энергетической системы — важный фактор экономической независимости и суверенитета страны.
Приведите один конкретный пример из истории или современности Казахстана, связанный с развитием энергетики (например: строительство электростанций, магистральных ЛЭП, использование возобновляемых источников энергии). Объясните, как этот пример иллюстрирует экономическое преимущество передачи электроэнергии на большие расстояния или важность энергетики для страны.
Пример: ___________________________________________________________
Объяснение: _______________________________________________________