Главная причина потерь при передаче электроэнергии - нагревание проводов, то есть превращение электрической энергии во внутреннюю.
Напомним, что согласно закону Джоуля-Ленца при прохождении тока в проводнике выделяется количество теплоты где
- сила тока,
- сопротивление проводника,
- время прохождения тока (см. § 10. Работа и мощность постоянного тока). Следовательно, чтобы уменьшить нагревание проводов, надо уменьшать их сопротивление и силу тока в них.
Чтобы уменьшить сопротивление проводов, увеличивают их диаметр, но очень толстые провода слишком тяжелы и, кроме того, на них пошло бы много дорогой меди. Так что «главный резерв» борьбы с потерями - уменьшение силы тока в проводах.
Силу тока действительно можно уменьшить, причем многократно, но - ценой повышения напряжения во столько же раз, так как передаваемая потребителю мощность равна произведению где
- напряжение в сети.
При заданной мощности сила тока Подставляя это выражение в выражение
получаем
откуда следует, что при заданной передаваемой мощности
и заданном сопротивлении проводов
«тепловые потери» в проводах обратно пропорциональны квадрату напряжения
А это значит, что при повышении напряжения в тысячу раз потери на нагревание проводов уменьшаются в миллион раз!