Elektroenerģiju ražo dažāda tipa elektrostacijās un bieži vien nogādā patērētājiem lielos attālumos. Klasē skolēni strīdējās par elektroenerģijas piegādi patērētājiem un nonāca pie kopēja viedokļa. Pēc viņu domām, augstais spriegums elektropārvades līnijās tiek izmantots, lai patērētāji pēc iespējas ātrāk saņemtu elektroenerģiju no elektrostacijas. Komentē skolēnu viedokli! Argumentē ar fizikas likumsakarībām augstā sprieguma nepieciešamību elektropārvades līnijās!
Sprieguma skaitliskā vērtība neietekmē strāvas izplatīšanās ātrumu. Strāva vados izplatās ar gaismas ātrumu.
Sprieguma paaugstināšana samazina enerģijas zudumus vados. Pārsvarā enerģijas zudumi ir saistīti ar izdalīto siltuma daudzumu vados. Siltuma daudzums \(Q\), kas izdalās vados, ir tieši proporcionāls strāvas stipruma \(I\) kvadrātam (saskaņā ar Džoula-Lenca likumu \(Q=I^2Rt\)). Lai samazinātu strāvas stiprumu vados, jāpaaugstina spriegums elektropārvades līnijā.
Transformators pārveido maiņstrāvu praktiski bez jaudas zudumiem: \(I_1U_1\approx I_2U_2\). No formulas var secināt, ka, cik reizes samazinās strāvas stiprums vados, tik reizes paaugstinās spriegums elektropārvades līnijā.
Saskaņā ar Džoula-Lenca likumu \(Q=I^2Rt\), ja strāvas stiprums \(I\) samazinās \(N\) reizes, tad spriegums \(U\) palielinās \(N\) reizes, bet enerģijas zudumi samazināsies \(N^2\) reizes.
Atbilde: Augstsprieguma elektropārvades līnijas izmanto, lai samazinātu enerģijas zudumus, nevis lai ātrāk piegādātu patērētājiem elektroenerģiju.
Uzdevuma izpilde eksāmenā - 17%.
Vērtēšanas kritēriji
Zina, ka augsts spriegums elektropārvades līnijas nav saistīts ar elektroenerģijas piegādes ātrumu - 1 punkts.
Zina, ka spriegumu paaugstina, lai samazinātu zudumus elektropārvades līnijās – 1 punkts.
Pamato ar likumsakarībām, ka, paaugstinot spriegumu N reizes, izmantojot transformatoru, tikpat reižu samazinās strāvas stiprums – 1 punkts.
Pamato ar likumsakarībām, ka paaugstinot spriegumu, piemēram, N reizes, zudumi elektropārvades līnijās samazinās N2 reizes – 1 punkts.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 4 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 3 punktiem (skaidrojumā nav pieminēts transformators).
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (par pareizi izdarīto secinājumu, ka skolēna doma nebija pareizā).
4. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (par pareizi izdarīto secinājumu, ka skolēna doma nebija pareizā).
5. piemērs: risinājums novērtēts ar 0 punktiem.
