Ўқув предмети: физика. Мавзу: Электр энергиясини ишлаб чиқариш ва узатиш Берилган кейс-стадининг мақсади

3. Электр энергияни узатиш
Электр энергия бошқа тур энергиялардан рад қилиб бўлмайдиган учта афзалликка эга. Биринчидан, уни бошқа турдаги энергияга осонгина айлантириш мумкин (электродвигатель, иссиқлик қурилмалари, электр ёритгич ва бошқаларни эсланг). Иккинчидан, бу экологик тоза энергия тури бўлиб, уни бошқа тур энергияга айлантирганда атроф-муҳит ифлосланмайди. Учинчидан, электр энергияни кичик ва катта масофаларга узатиш жуда осон. Электр энергияни кичик масофага узатиш осонлигини кундалик тажрибадан кўриш мумкин; иккита сим билан электр энергияни хонадондаги истаган асбобга улаш мумкин. Электр энергияни катта масофаларга узатишда пайдо бўладиган қийинчиликларни ҳисоблаб олишга тўғри келади. Бу қийинчиликларнинг хусусияти билан қуйидаги масалани ечиш орқали танишиш мумкин.
1. Кучайтирувчи ёрдамчи станция (подстанция). Электр энергияни катта масофаларга узатишда электр токи ўтаётган симларнинг қизишини ҳисобга олиш керак.
Токнинг симлари қиздиришга сарфланадиган қувватини ҳисоблаймиз. Қувватнинг таърифига кўра П =А/т. Бироқ, Жоуль-Ленс қонунига кўра А = Қ= И²Рт. Шунинг учун

Бу формуладан кўринадики, электр узатиш тармоғидаги энергия исрофини камайтириш учун: а) ток кучини камайтириш; б) тармоқнинг қаршилигини камайтириш зарур.
Тармоқнинг қаршилигини камайтириш учун солиштирима қаршилиги кичик бўлган материалдан (одатда мис ёки алюминийдан) тайёрланган ёъғон (кўндаланг кесими катта бўлган) симлар ишлатилади. Лекин симларни ҳаддан ёъғон қилиб ишлаб бўлмайди. Биринчидан, осилганда электр узатиш тармоқларида ўз оғирлигини кўтара олмай узилиб кетади. Иккинчидан иқтисодий томондан зарар. Энг самарали усули кучланишни орттириш, трансформациялаш.
Бунинг учун электростанция ҳудудида юксалтирувчи трансформаторлар ўрнатилади. Улар генераторлар берадиган кучланишни (одатда тахминан 20 000 В) электр узатиш тармоғининг узунлигига боғлиқ ҳолда 500 000 В, 750 000 В ва, ҳатто, 1 150 000 В кучланишгача орттириб беради. Кучланишни 20 000 В дан 500 000 В гача, яъни 25 марта орттириб, тармоқдаги исрофни 25²=625 марта камайтириш мумкин. Кучланиш 40 марта орттирилганда эса исроф 1600 марта камайтирилади. Ниҳоят, кучианишни 1 150 000 В гача орттириш электр узатиш тармоқлари симларининг қизишида исроф бўладиган энергияни деярли 3600 марта камайтиради. Аммо ўзгарувчан ток узатиш тармоғида кучланиш жуда юқори бўлганда симлар атрофида тожли заряд пайдо бўлиши туфайли электр энергиясининг исрофи кескин ортади. Узатиш тармоғининг симлари орасида кучланиш катта бўлгани учун ҳаводан ток ўтиб учқун разряд пайдо бўлади. Бу разряд ингичка каналдан чиқиб тармоқланаётган зигзагсимон равшан шуълалар дастаси кўринишида бўлади. Момақалдироқ пайтидаги яшинга ўхшайди. Шунинг учун юқори кучланишли узатиш тармоқлари тагидан ўтиш ёки ўйнаш хавфли хисобланади.