2. Транзистор

Особливо широко почали застосовувати напівпровідники в техніці після створення у 1948 р. напівпровідникових підсилювачів електричних коливань — транзисторів. Ці напівпровідникові прилади діють подібно до вакуумних електронних ламп із сітками. Розглянемо будову і принцип дії одного з напівпровідникових приладів, які діють аналогічно до трьохелектродної електронної лампи (тріода) і дістали назву напівпровідникового тріода.

Транзистор є кристалом германію, в якому внесенням домішок створені три ділянки з чергуванням типів провід­ності: діркова — електронна — діркова (можливе й інше чер­гування: електронна — діркова — електронна), між якими знаходяться два р —n -переходи.

Ці три ділянки називають відповідно емітером,базою (або основою) і колектором транзистора. Увімкнемо між колектором і базою джерело напруги Е ₁ в запірному напрямі р—n -переходу, а між емітером і базою — джерело напруги Е₂ в пропускному напрямі (мал. 1). Замкнувши спочатку лише вимикач , побачимо, що в колі колектора через р— n - перехід проходить дуже слабкий струм. Якщо тепер замкнути вимикач К₂, то міліамперметр покаже значне зростання сили струму в колі колектора, яка зростатиме зі збільшенням напруги джерела Е₂ і зменшуватиметься під час її зменшення.

З'ясуємо причину зміни сили струму в колі колектора зі зміною напруги на емітері., Основну частину електричного струму в емітері створює переміщення дірок у напрямі до бази транзистора, і внаслідок цього відбувається проникнення дірок у базу, тобто в ділянку з електронною провідністю. Оскільки база робиться звичайно дуже вузькою , то дірки не встигають рекомбінувати з електронами і досягають другого р— n переходу. Тут на дірки починає діяти електричне поле, створюване джерелом напруги Е₂, і вони, проникаючи в колектор, створюють в його колі додатковий струм. Таким чином, будь-яка зміна сили струму в колі емітера приводить до значних змін сили струму в колі колектора. Це пов'язано зі змінами напруг за законом Ома, тому, змінюючи напругу в колі емітера, можна одержати значно більші зміни напруги в колі колектора, тобто підсилити напругу. Отже, транзистор дає змогу підсилити потужність.

Транзистори мають ряд істотних переваг над електронними лампами. Вони не мають розжарюваного катода і тому споживають меншу потужність, не потребують вакууму, їх надійність і термін слугування більші, ніж в електронних ламп, вони мають значно менші розміри. Транзистори успішно застосовують замість електронних ламп у багатьох радіотехнічних схемах і в електронно-обчислювальних маши­нах. Недоліком напівпровідникових приладів є сильна залеж­ність їхніх електричних характеристик від температури.

Крім розглянутого транзистора, існують й інші їх типи, так само, як й інші схеми вмикання.

Питання для самоперевірки:

1.Який принцип дії термо – та фото – резисторних приладів?

2.Поясніть принцип роботи напівпровідникового транзистора.

3. В чому переваги транзисторів над електронними лампами?

4. Намалювати схему підключення транзистора.

Завдання для самоперевірки:

1. Чому ширина бази в транзисторі повинна бути малою?

2. Як називаються І,ІІ,ІІІ області транзистора?

3.За рахунок якої енергії дістають підсилення сигналів?

4.Чому концентрація домішок в емітері транзистора значно більша, ніж у базі?

Література: С.У. Гончаренко Фізика 10клас (§77,79)

ТЕМА 8

Розділ: Електромагнетизм

Мета вивчення : ознайомлення з поняттям магнітної проникливості середовища; визначити властивості пара -, діа-. феромагнетиків.

План вивчення:

1.Магнітні властивості речовини.

2.Парамагнетики.

3. Діамагнетики.

4.Феромагнетики.

1. Магнітні властивості речовини

Вивчаючи взаємодію провідників зі струмами, ми звертали увагу на те, що на магнітну взаємодію впливає середовище, в якому перебувають провідники. Намагнічування речовин можна вивчити експериментально. Для цього виготовимо з досліджуваної речовини кільце і надінемо на нього обмотку (мал. 1), по якій пропускатимемо електричний струм. Такої форми обмотку називають тороїдом (котушка, вісь якої зігнута у формі кола). Кільце з досліджуваної речовини звичайно розрізають в одному місці так, щоб дістати невеликий повітряний проміжок (зазор). Коли проміжок малий, лінії магнітної індукції не розсіюватимуться, а потік магнітної індукції через поперечний переріз повітряного проміжку буде практично таким самим, як і потік у кільці. Отже, значення магнітної індукції у повітряному проміжку дорівнюватиме значенню магнітної індукції в кільці, яке можна знайти,

вимірюючи, наприклад, силу, з якою магнітне поле діє на не­великий прямолінійний провід­ник, уміщений у повітряний про­міжок. Досліди показують, що для більшості речовин магнітна індукція в мало відрізняється від магнітної індукції В₀, виміряної у випадку, коли всередині тороїда вакуум. Однак є речовини, в яких магнітна індукція в у сотні і тисячі разів може перевищувати магнітну індукцію у вакуумі.

З дослідів можна зробити висновок, що всі речовини в магнітному полі намагнічуються, тобто стають джерелами магнітного поля. Результуюче магнітне поле у середовищі є сумою полів, створюваних струмом і намагніченим середови­щем, і тому не дорівнює полю у вакуумі.

Причину намагнічування речовин зрозуміти неважко. Адже ми знаємо, що всі речовини складаються з атомів, молекул чи іонів. У кожному атомі чи молекулі рухаються замкнутими орбітами електрони і цей рух електронів еквівалентний за своїми магнітними властивостями замкнутому струмові звичайного провідника. Тому будь-який атом чи молекулу з точки зору їх магнітних властивостей можна розглядати як деяку сукупність електронних мікрострумів. Інакше кажучи, атоми й молекули мають магнітні властивості. Якщо речовина не намагнічена, вона не створює магнітного поля. Це означає, що електронні струми розташовані в ній хаотично , а тому їх сумарна магнітна дія дорівнює нулю. Саме тому шматок міді у звичайних умовах не виявляє магнітних властивостей, хоча їх має кожен атом. Якщо ж помістити речовину в зовнішнє магнітне поле, розташування елек­тронних струмів стає частково або повністю упорядкованим. Тому намагнічену речовину можна розглядати як систему мікроскопічних орієнтованих струмів (мал. 160).

Для характеристики впливу середовища на магнітну взаємодію струмів (тобто магнітних властивостей речовин) вводять поняття відносної магнітної проникності речовини. Якщо магнітна індукція в середовищі дорівнює В, а у вакуумі цей самий струм створює індукцію В₀, то відношення їхдорівнює μ, яке показує, у скільки разів магнітна індукція в речовині більша за магнітну індукцію, створювану цим самим струмом у вакуумі, називають відносною магнітною проникністю даної речовини. Природно, що відносна магнітна проникність речо­вини є величиною безрозмірною.

2.Парамагнетики. Діамагнетики

Залежно від значення відносної магнітної проникності всі речовини можна поділити на дві групи: 1) п а р а м а г н е т и к и, для яких μ більше одиниці (μ > 1); 2) д і а м а г н е т и к и, для яких μ трохи менше за одиницю (μ < 1). Згідно з різними значеннями відносної магнітної проникності речовини по-різному поводяться в магнітному полі. Оскільки у парамагнетиків μ >1, то магнітна індукція поля за наявності парамагнетика виявляється більшою за магнітну індукцію поля без парамагнетика.

Підсилення магнітного поля парамагнетиком можна пояснити тим, що збуджуване у парамагнетику поле за напря­мом збігається із зовнішнім полем, підсилюючи його. До па­рамагнетиків належать алюміній, платина, вольфрам, хром, манган, розчини солей Феруму, деякі гази.

Діамагнетики, вміщені в магнітне поле, навпаки, послаблю­ють його. Це послаблення можна пояснити виникненням у діамагнетику внутрішнього магнітного поля, спрямованого проти зовнішнього магнітного поля. До діамагнетиків належать майже всі гази, мідь, золото, срібло, алмаз, графіт, бісмут тощо.

Різницю у намагнічуванні парамагнетиків

і діамагнетиків легко виявити якісно, спостерігаючи поведінку речовин у сильному магнітному полі. Підвісимо, наприклад,між полюсами сильного електромагніту стержень із вісмуту і зорієнтуємо його вздовж поля(на мал. 2) показано пунктиром.

Увімкнемо електромагніт в елек­тромережу. Вісмутовий стержень повертається в магнітному полі і встановлюється перпендикулярно до його ліній індукції. Це можна пояснити тим, що під час нама­гнічення стержня на його кінцях виникають магнітні полюси, одно­йменні з ближчими полюсами зов­нішнього електромагніту, і стер­жень виштовхується з магнітного поля. Особливо чітко видно виштовхування діамагнетика з магнітного поля, якщо між полюсами електромагніту запалити свічку (мал. 3). Гази полум'я мають діамагнітні властивості і тому полум'я виштовхується магнітним полем.

Увімкнемо електромагніт в елек­тромережу. Вісмутовий стержень повертається в магнітному полі і встановлюється перпендикулярно до його ліній індукції. Це можна пояснити тим, що під час нама­гнічення стержня на його кінцях виникають магнітні полюси, одно­йменні з ближчими полюсами зов­нішнього електромагніту, і стер­жень виштовхується з магнітного поля. Особливо чітко видно виштовхування діамагнетика з магнітного поля, якщо між полюсами електромагніту запалити свічку (мал. 3). Гази полум'я мають діамагнітні властивості і тому полум'я виштовхується магнітним полем.

Виконаємо ще дослід. Підвісимо між полюсами електро­магніту скляну ампулу з водним розчином хлориду феруму (II) (парамагнетик). Ампула втягується полем і встановлю­ється паралельно напряму поля ). Ще чіткіше можна спостерігати втягування полем парамагнетика, якщо по­містити між полюсами електромагніту одне з колін U-подібної трубки, заповненої розчином хлориду феруму (II). Якщо до вмикання поля рівень розчину в цій трубці встановився біля нижнього краю полюсних наконечників, після вмикання поля рівень розчину в цьому коліні підвищується .

3. Феромагнетики

Отже, під час намагнічування парамагнетиків їхнє власне (внутрішнє) магнітне поле підсилює зовнішнє поле, але

незначною мірою, оскільки магніт­на проникність парамагнетиків іс­тотно не відрізняється від одиниці. Однак існує ряд важливих для тех­ніки речовин, здатних намагнічу­ватися дуже сильно. Вони дістали назву феромагнетиків. Магнітна проникність більшості феромагне­тиків μ за звичайних температур вимірюється сотнями й тисячами одиниць, а деяких спеціально ви­готовлених феромагнетиків може

досягати 1 мільйона. Це означає, що у феромагнетиках внутрішнє Мал. 3 магнітне поле може в сотні й тисячі разів перевищувати зовнішнє магнітне поле. Наприклад, якщо в котушку вставити стальне осердя, за такої самої сили струму в котушці магнітна індукція поля зростає в сотні разів.

До феромагнетиків, крім заліза, належать нікель, кобальт, гадоліній, деякі сплави і хімічні сполуки.

Феромагнетики мають ще ряд властивостей, які істотно відрізняють їх від діа- і парамагнетиків. Характерною особли­вістю феромагнетиків є складна залежність індукції вну­трішнього поля намагніченого феромагнетику від індукції зовнішнього поля намагнічуючих струмів.

Виготовимо осердя з розмагніченого феромагнетику у формі тороїда з малим поперечним проміжком (зазором) і обмотаємо його рівномірно провідником. Змінюючи силу струму в обмотці, змінюватимемо індукцію намагнічуючого поля В₀. Індукцію магнітного поля вимірюватимемо в зазорі.

Спочатку індукція магнітного поля у феромагнетику зро­стає разом зі збільшенням індукції намагнічуючого поля в₀. Це зростання зображено кривою об (мал. 3). Дальше зро­стання індукції намагнічуючого поля не веде до збільшення індукції поля у феромагнетику, індукція зберігає постійне значення, яке називається намагніченістю насичення.

Зменшуючи силу струму в обмотці, ми зменшуватимемо індукцію намагнічуючого поля в₀ і тим самим індукцію поля у феромагнетику. При цьому побачимо, що індукція поля в осерді у процесі його розмагнічування залишається весь час більшою, ніж у процесі намагнічування. Коли сила струму в обмотці стане рівною нулеві, зникне і намагнічуюче поле. Однак осердя збереже залишкову намагніченість — залишкову індукцію в_г.

Щоб повністю розмагнітити феромагнітне осердя, треба через обмотку пропустити струм протилежного напряму і тим самим створити магнітне поле з протилежно напрямленою ін­дукцією (~В_С). Значення індукції В_с, за якої осердя розма­гнічується, називається -коерцетивною силою.

Якщо далі збільшувати силу струму в обмотці, процес намагнічування повториться до насичення. Потім можна повторити процес розмагнічування, і ми дістанемо замкнуту криву.

Таким чином, видно, що під час намагнічування і розма­гнічування феромагнітного осердя індукція В ніби відстає від В₀. Це явище відставання В від В₀ називається явищем гісте­резису (це слово і означає «відставання»). Завдяки цьому явищу і утворюється залишкова індукція. Зображена на малюнку 165 замкнута крива називається петлею гістерезису. Чим більша коерцетивна сила, тим важче розмагнітити магніт. Для сильного постійного магніту потрібно, щоб залишкова індукція В_Т була великою. На малюнку 166 показано загальний вигляд петлі гістерезису двох типів феромагнетиків. У феромагнетиків, у яких петля гістерезису вузька, коерцетивна сила мала. Вони легко намагнічуються і розмагнічуються. Ці магніт­ні матеріали називають магнітом'якими- їх застосовують у таких приладах і пристроях, де феромагнетики часто перема­гнічуються (електричні генератори, двигуни, трансформатори тощо). Магнітом'якими матеріалами є, наприклад, чисте залізо, в якого коерцетивна сила близько 10 ⁴ Тл, пермалой (сплав із 78 % нікелю і 22 % заліза), з коерцетивною силою близько 5 • 10⁶ Тл тощо.

У феромагнетиків, у яких петля гістерезису широка , коерцетивна сила велика, і їх використову-

ють для виготовлення постійних магнітів. Речовини з ши­рокою петлею гістерезису називають магнітожорсткими, або висококоерцетивними матеріалами. Так, висококоерцетивний сплав магніко (сплав заліза, нікелю, кобальту, алюмінію і міді) має коерцетивну силу 0,07 Тл і залишкову індукцію 1,3 Тл.

Будь-яка феромагнітна речовина залишається феромагніт­ною лише до певної температури, яку називають температурою Кюрі. За температури, більшої за температуру Кюрі, ферома­гнітна речовина втрачає феромагнітні властивості (стає парамагнетиком). У різних феромагнетиків температури Кюрі різні. Так, залізо втрачає свої феромагнітні властивості за темпера­тури 770 °С, нікель — за 360 С, кобальт — за 1150 °С. Є ферома­гнетики і з низькою температурою Кюрі. Так, у сплаву, який складається з 70% заліза і 30% нікелю, температура Кюрі всього 70 С. Такий сплав уже в гарячій воді перестає бути феро­магнітною речовиною. Під час охолодження нагрітого ферома­гнетику нижче температури Кюрі феромагнітні властивості пов­ністю відновлюються.

Питання для самоперевірки:

1.Яка фізична речовина характеризує магнітні властивості речовини?

2. В чому полягає різниця між пара- та діамагнетиками?

3. Чому полум'я відштовхується з магнітного поля?

4.Які особливості у феромагнетиків?

Завдання для самоперевірки:

1. Чому стальні предмети з часом намагнічуються? 2.Чому науково – дослідні судна для вивчення магнітного поля Землі будують не стальними, а дерев’яними і для скріплення деталей застосовують гвинти з бронзи, латуні та інших немагнітних матеріалів?

Література: С.У. Гончаренко Фізика 10клас (§ 67, 68)

ТЕМА 9

Розділ: електормагнетизм

Мета вивчення : ознайомлення з принципом роботи трансформатора; виробництва та передачі електричної енергії.

ПЛАН ВИВЧЕННЯ:

1.Трансформатор - будова, принцип дії.

2.Електричні станції. Передача і використання енергії.

3.Проблеми сучасної електроенергетики і охорона навколишнього середовища.

1. Трансформатор

Однією з важливих переваг електричної енергії є зручне і просте передавання її від генератора до спожи­вача. Проте воно пов'язане із значними втратами в про­водах, внаслідок їх нагрівання. Потужність струму, яка йде на нагрівання проводів, дорівнює Р = І² R, де І — сила струму в лінії, R — опір проводів лінії.

Ця формула вказує на два можливі шляхи зменшен­ня теплових втрат у проводах лінії передач: 1) змен­шення опору проводів; 2) використання меншої сили струму. Істотно зменшити опір проводів лінії можна ли­ше за рахунок збільшення їх поперечного перерізу. А це веде до збільшення вартості ліній, тому такий спосіб зменшення втрат не прийнятний. На практиці ефектив­не зменшення втрат енергії на нагрівання проводів досягається зменшенням сили струму.

Розглянемо будову і принцип дії трансформатора. В найпростішому випадку трансформатор складається з двох котушок (обмоток), надітих на замкнуте залізне осердя (мал. 1). Одна із обмоток — первинна — вми­кається до джерела змінної напруги. Під час прохо­дження цією обмоткою змінного струму в осерді виникає змінний магнітний потік Ф, який збуджує у кожному витку первинної обмотки ЕРС самоіндукції. Оскільки магнітний потік існує практично лише всередині осердя і однаковий у всіх перерізах, то в кожному витку вторинної обмотки виникав ЕРС індукції.

Отже, якщо первинна обмотка має N₁ витків, а вто­ринна N ₂, то ЕРС індукції в обмотках прямо пропорційні кількості витків у них:

К = N₁/N₂

Відношення К називають коефіцієнтом трансформа­ції. Коефіцієнт трансформації визначається при холо­стому ході трансформатора, тобто при розімкнутому колі вторинної обмотки.

При холостому ході (коли до кінців вторинної обмот­ки не увімкнуто навантаження) в первинній обмотці йде так званий струм холостого ходу. Сила струму I₀ холо­стого ходу мала (становить приблизно 5 % номінальної сили струму), внаслідок чого спад напруги в первинній обмотці малий, і ЕРС самоіндукції в первинній обмотці дорівнює напрузі на затискачах кола U₁|. Коло вторинної обмотки розімкнуте, внаслідок чого в ньому немає струму, і напруга на затискачах вторинної обмотки дорівнює індукованій у ній ЕРС .

Коефіцієнтом трансформації трансформатора нази­вається відношення напруги на затискачах первинної обмотки до напруги на затискачах його вторинної обмотки при холостому ході. В підвищувальному транс­форматорі коефіцієнт трансформації

К < 1 (відповідно U₂> U₁), у знижувальному К>1. Один і той самий трансформатор може працювати і як підвищувальний, і як знижувальний, залежно від того, яка обмотка вико­ристовується як первинна.

Увімкнемо тепер до вторинної обмотки коло, яке споживає електроенергію, або, як кажуть, навантажимо трансформатор. У вторинній обмотці виникне змінний струм І (такої ж самої частоти). Цей струм створює в осер­ді магнітний потік, спрямований за правилом Ленца, назустріч потоку первинної обмотки. Послаблення маг­нітного потоку в осерді веде до зменшення ЕРС самоін­дукції в первинній обмотці, що викликає зростання сили струму в первинному колі. Це збільшення сили струму веде до збільшення магнітного потоку, ЕРС індукції і сили струму у вторинній обмотці. Але збільшення сили струму у вторинній обмотці супро­воджується збільшенням сили струму самоіндукції і, отже, зменшенням магнітного потоку (який щойно зростав). Зменшення магнітного потоку в первинній обмотці веде до зменшення ЕРС самоіндукції, нового збільшення сили струму в первинній обмотці і магнітного потоку і т. д.

При навантаженні трансформатора відбувається пе­редача енергії із первинної обмотки у вторинну. За зако­ном збереження і перетворення енергії потужність струму у вторинному колі менша за потужність у первинному на значення втрат потужності в трансформаторі.

При збільшенні навантаження понад розрахункове генератор не забезпечує постійності напруги на первин­ній обмотці, знижується напруга на вторинній обмотці.

У різних галузях електротехніки і на виробни­цтві широко використовуються трансформатори від мініатюрних до трансформаторів величезних розмі­рів великої потужності.

о

2. Електричні станції. Передача і використання електричної енергії

Рівень розвитку продуктивних сил суспільства, здат­ність виробляти матеріальні блага і створювати кращі матеріальні умови для життя визначається рівнем вироб­ництва і споживання енергії, насамперед електричної. Електрична енергія має дві чудові якості: вона може бути передана проводами на великі відстані з порівняно малими втратами і може легко перетворюватися в інші види енергії: механічну (двигуни), внутрішню (електро-нагрівні прилади), світлову (лампи розжарювання), хімічну (зарядка акумуляторів). Ось чому виробництво, передача, розподіл і використання електричної енергії має величезне значення.

Виробляється електрична енергія на електростан­ціях в основному за допомогою розглянутих вище індукційних генераторів. Зараз існують три основні типи електростанцій: теплові (ТЕС), гідроелектричні (ГЕС) і атомні (АЕС).

На теплових електростанціях енергія, яка виділяєть­ся під час спалювання різних видів палива: вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців за допомогою електрогенераторів, що приводяться в обертання паро­вими і газовими турбінами або двигунами внутрішнього згоряння, перетворюється в електричну енергію. Біль­шість сучасних потужних теплових електростанцій є паротурбінними. В парогенераторах електростанцій перегріта (до 500—560 °С) пара під великим тиском (до 2,4-10⁷ Па) спрямовується в турбіну. Об'єм пари зро­стає, а тиск відповідно падає, при цьому потенціальна енергія стиснутої пари перетворюється в кінетичну. В турбіні кінетична енергія струмин пари передається ротору турбіни. Вал турбіни жорстко з'єднаний з валом електрогенератора і тому турбіна приводить в обертан­ня ротор електрогенератора.

Коефіцієнт корисної дії паротурбінних електростан­цій досягає 40 %. Більша частина енергії палива втра­чається разом з гарячою парою, яка відпрацювала. Важливим напрямом підвищення економічності тепло­вих електростанцій є теплофікація — використання значної частини кількості теплоти відпрацьованої пари для потреб заводів, фабрик, для опалення і гарячого водозабезпечення житлових будинків тощо. В результаті коефіцієнт корисної дії ТЕЦ підвищується до 60—80 %. Тому в нашій країні споруджуються, як правило, ТЕЦ, що веде до великої економії палива.

На вітчизняних теплових електростанціях все шир­ше застосування знаходять газові турбіни. В камері зго­ряння такої турбіни згоряє рідке або газоподібне пали­во, яке подається разом з необхідною кількістю повітря. Продукти згоряння у вигляді газу з високою температу­рою й тиском спрямовуються на робочі лопатки газової турбіни і приводять в обертання ротор електричного генератора. ККД газотурбінних станцій не нижчий, ніж паротурбінних, але вартість їх спорудження значно нижча, особливо за наявності висококалорійного горю­чого газу.

На гідроелектростанціях (ГЕС) відбувається пере­творення потенціальної енергії піднятої греблею води в електричну енергію. Ротори електрогенераторів приво­дяться в обертання гідравлічними турбінами. Потуж­ність ГЕС залежить від створюваної греблею різниці рівнів води (напору) і від маси води, яка проходить через турбіни станції за секунду (витрата води).

В останні роки все більшу роль в електроенергетиці відіграють атомні електростанції (АЕС). Принцип їх роботи ґрунтується на використанні внутрішньої енергії, яка виділяється в ядерних реакторах внаслідок регу­льованої ланцюгової реакції поділу ядер урану або плутонію. Більш детально з будовою і роботою АЕС ви ознайомитесь пізніше.

Споживачі електричної енергії є скрізь. У зв'язку з цим при промисловому споживанні електричної енергії може виникнути запитання: що вигідніше? Передавати вироблену в одному місці на великій електростанції електроенергію на значні відстані чи будувати маленькі електростанції біля кожного споживача. Очевидно, однозначної відповіді на всі випадки дати не можна. Зараз вигідніше будувати великі електростанції і пере­давати енергію на великі відстані з мінімальними втра­тами. Ви вже знаєте, що для цього енергію треба переда­вати при високій напрузі.

Генератори потужних теплових, атомних або гідро­електростанцій виробляють змінний струм частотою 50 Гц і напругою 6—20 тисяч вольт. Цей струм за допомогою підвищувальних трансформаторів у кілька прийомів перетворюється в струм з напругою в 110, 220, 400, 500 чи 800 тисяч вольт і подається в лінії передач. Цими лініями струм надходить до місць споживан­ня електроенергії, де за допомогою трансформаторів напруга знижується. Тут будується спеціальна транс­форматорна підстанція, на якій напруга звичайно зни­жується до 35 тисяч вольт. Від неї електроенергія розпо­діляється по окремих районах споживання, в кожному з яких є своя трансформаторна підстанція, яка знижує напругу до 3000—6000 В або 10 000 В. Від цих район­них підстанцій енергія розподіляється між пунктами споживання (заводи, ферми, житлові будинки тощо). В кожному такому пункті є свій трансформатор, який знижує напругу до потрібного споживачам значення.

Для забезпечення житлових будинків та багатьох під­приємств напруга знижується до 220 В і по внутріш­ній мережі подається в квартири, в цехи заводів і фабрик.

Велику економію при розподілі електроенергії в про­мисловості дає об'єднання всіх електростанцій того чи іншого району в одну систему, оскільки це дає можли­вість оперативно перекидати електроенергію в ту зону, де споживання енергії в даний момент максимальне.

Головним споживачем електроенергії є промисло­вість, яка щорічно споживає близько 70 % всієї вироб­люваної електроенергії. Поряд з широким використан­ням в промисловості, електрична енергія все ширше використовується в технологічних процесах. Дістали широке розповсюдження електрометалургійні, електро­механічні, електронні, ультразвукові, електроіскрові, магнітоімпульсні та інші процеси.

Важливе значення має електрифікація сільського господарства. Значна кількість електроенергії викори­стовується на транспорті і в побуті.

Питання для самоперевірки:

1.На якому принципі ґрунтується робота трансформатора?

2.Чи можна трансформувати постійний струм?

3. Що таке коефіцієнт трансформації?

4. Як виконується передача енергії на великі відстані?

5. В чому полягають проблеми сучасної електроенергетики?

Завдання для самоперевірки:

1.Трансформатор з коефіцієнтом трансформації 10 знижує напругу з 10000 В до 800 В. При цьому у вторинні обмотці йде струм силою 2 А. Визначити опір вторинної обмотки. Втратами енергії в первинній обмотці знехтувати

2.Знижувальний трансформатор з коефіцієнтом трансформації 24 увімкнено в коло з напругою 120 в. Вторинну котушку трансформатора під'єднано до приладу, яким проходить струм силою 0,5А. Визначити опір приладу, якщо опір вторинної котушки трансформатора 2 Ом.

Література: С.У. Гончаренко Фізика 11клас (§18,19,20)