Посмотрите на расположение электростанций на карте  — вы увидите, что большинство потребителей электроэнергии удалены от них.

Для передачи электроэнергии от электростанций в места её потребления служат линии электропередачи (ЛЭП). Чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии Q тратится на нагревание проводов и тем меньше доходит до потребителя:

E_{потребляемая} = E_{генерируемая} – Q

Уменьшение потерь электроэнергии при её передаче от электростанций к потребителям является важной задачей экономики.

Нагревание проводника при прохождении по нему электрического тока описывается законом Джоуля-Ленца

Q = I²Rt

Он указывает на две возможности уменьшения потерь энергии на нагревание проводов:

1) уменьшение сопротивления R проводов и
2) силы тока I в них.

Заметим, что зависимость количества теплоты от сопротивления линейная, а от силы тока  — квадратичная. Поэтому уменьшение силы тока — более эффективный способ уменьшения потерь.

Провода делают из меди или алюминия, так как среди относительно недорогих металлов они обладают наименьшим удельным сопротивлением.

Поэтому существенного снижения потерь энергии Q можно добиться только за счёт уменьшения силы тока I. Чтобы при этом передаваемая потребителю мощность P осталась постоянной, необходимо во столько же раз увеличить получаемое от генератора напряжение U (так как P = UI).

Трансформатор

Решение этой важнейшей технической задачи стало возможным только после изобретения трансформатора — устройства, предназначенного для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока.

В  основе его работы лежит явление электромагнитной индукции. Число витков в  обмотках трансформатора различно: в данном случае N₂ < N₁. При протекании в первичной обмотке трансформатора переменного тока витки вторичной обмотки пронизывает переменный магнитный поток. При этом на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение U₂.

Величина U₂ определяется из соотношения:

Значит, при N₂  >  N₁ трансформатор будет повышающим (так как U₂ > U₁), а при N₂ < N₁ — понижающим (в данном случае U₂ < U₁).

Теперь вернёмся к вопросу о передаче электроэнергии от электростанции к месту её потребления. Напряжение, вырабатываемое генератором, обычно не превышает 25 кВ. А  для оптимальной передачи электроэнергии на большие расстояния требуется напряжение порядка сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подаётся на расположенную неподалёку повышающую трансформаторную подстанцию, где напряжение повышается до нескольких сотен киловольт (в большинстве случаев оно не превышает 750 кВ), и под таким напряжением подаётся в ЛЭП.

Поскольку такое высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочерёдно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 или 220 В, а затем — на предприятия или в жилые дома.