Короткое замыкание – определение и формула для электрического тока кратко (физика 8 класс)

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 68.

Обновлено 16 Июля, 2021

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 68.

Обновлено 16 Июля, 2021

Как известно из курса физики 8 класса, нормально работающая электрическая цепь, как правило, состоит из ряда соединённых элементов, и электрический потенциал в каждой точке соединения имеет промежуточное, по сравнению с выводами цепи, значение. Однако существует режим работы, в котором это правило нарушается, — короткое замыкание. Остановимся на этой теме подробнее, дадим определение короткого замыкания, рассмотрим особенности этого процесса.

Нормальная работа электрической цепи

В любой правильно работающей электрической цепи имеется один или несколько источников ЭДС. Эти источники создают на своих клеммах разность потенциалов, к которой подключены выводы цепи. Электрический ток течёт через элементы цепи от точек с более высоким потенциалом к точкам с более низким потенциалом и на своём пути совершает полезную работу.

Величина силы тока в любой точке цепи определяется законом Ома. При этом предполагается, что общее сопротивление цепи значительно выше внутреннего сопротивления источников ЭДС.

Рис. 1. Пример электрической цепи.

Короткое замыкание

При работе реальной электрической цепи иногда происходит так, что указанные условия не выполняются. В этом случае говорят о режиме короткого замыкания.

Короткое замыкание означает, что в цепи возникает непосредственное соединение точек с разными (в нормальных условиях) потенциалами. Либо сопротивление цепи оказывается меньше внутреннего сопротивления источника питания.

Какие особенности имеет режим короткого замыкания?

Во-первых, замыкание двух точек цепи означает, что в таком режиме обе точки имеют один и тот же потенциал. Следовательно, по закону Ома на всём участке цепи между этими точками сила тока принимает нулевое значение.

Получается, что весь этот участок цепи «исчезает» и прекращает работу. Такая ситуация в абсолютном большинстве случаев является аварийной для цепи.

Во-вторых, если при коротком замыкании сопротивление цепи оказывается меньше внутреннего сопротивления источника (которое также очень невелико), это приводит к резкому возрастанию потребляемого тока до очень больших значений.

В самом деле, закон Ома для полной цепи гласит:

$$I={\mathscr{E}\over R+r}$$

В обычных условиях в этой формуле величина $r$ очень мала и составляет доли ома. Если сопротивление цепи $R$ становится ещё меньше, то ток через цепь $I$ многократно увеличится. Для идеального источника ЭДС $r \rightarrow 0$, и при коротком замыкании $R\rightarrow 0$, следовательно, $I \rightarrow ∞$, ток короткого замыкания стремится к бесконечности.

При этом вся максимальная мощность источника ЭДС начинает выделяться на малом сопротивлении проводника, создавшего короткое замыкание, и на внутреннем сопротивлении источника, а это может привести к пожару.

Рис. 2. Искра короткого замыкания

Защита от короткого замыкания

Режим короткого замыкания практически всегда является аварийным режимом работы электрической цепи, чреватым пожарами. Поэтому при проектировании электрооборудования в нём обязательно применяются специальные элементы защиты.

Такие элементы могут иметь разную конструкцию, но по принципу работы они делятся на два типа: токоограничение и полное отключение.

Токоограничивающие элементы служат для того, чтобы ток короткого замыкания возрастал в пределах допустимых значений. Такие элементы чаще всего позволяют сохранить частичную работу цепи.

Отключающие элементы предназначены для полного отключения электричества от цепи с коротким замыканием. Это более безопасно по сравнению с токоограничением, однако цепь после отключения полностью прекращает работу.

Рис. 3. Автоматический предохранитель

Что мы узнали?

Короткое замыкание — это непосредственное соединение точек в электрической цепи, в которых при нормальной работе имеется различный потенциал. Также коротким замыканием является подключение к источнику ЭДС цепи, сопротивление которой ниже внутреннего сопротивления источника.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

Пока никого нет. Будьте первым!

Оценка доклада

4.4

Средняя оценка: 4.4

Всего получено оценок: 68.

---

А какая ваша оценка?

причины, последствия и защита от негативного явления, расчет силы тока

Напряжение короткого замыкания — значение напряжения, которое подается на одну из обмоток трансформатора, чтобы в цепи возник электрический ток. Остальные обмотки в это время должны быть закорочены. Это значение определяет падение напряжения на трансформаторе, его внешнюю характеристику и ток непреднамеренного замыкания. Выражается оно в процентном отношении к номинальному напряжению.

• Причины возникновения
• Опасные последствия
• Определение силы тока
• Методы защиты
• Использование замыкания проводников

Причины возникновения

Замыкание в цепи считается незапланированным, нештатным соединением проводников, при котором возникают разрушающие токи. Любое подключение электрическрго прибора в розетку тоже считается коротким замыканием, но уже плановым. Источник потребления электроэнергии является сопротивлением, которое воспринимает всю нагрузку короткого замыкания.

Если значение этого сопротивления будет стремиться к нулю, то, согласно закону Ома, для электрической цепи, ток возрастает до такой величины, что происходит сильный нагрев и разрушение проводников.

Причины возникновения негативного явления:

1. Кратковременное повышение напряжения приводит к пробою изоляции проводов или электрической схемы. Происходит рост силы тока до значения короткого замыкания с появлением дугового разряда.
2. Старая, пришедшая в негодность изоляция становится причиной возникновения спонтанных закорачиваний проводников.
3. Механические повреждения изоляции тоже приводят к нештатным ситуациям. Например, часто сами жильцы во время ремонта нарушают целостность изоляции.
4. Попадание посторонних предметов, мелких животных, элементов соседних узлов вызывают негативное соединение проводов между собой.
5. Удар молнии вызывает кратковременное повышение напряжения в электрической цепи.

Основными признаками такого явления считается появление запаха гари, искрение и горение изоляции проводов. Кроме того, происходит отключение электрической цепи или ее участков.

Опасные последствия

Одним из самых опасных последствий замыкания проводов считается риск появления очага возгорания. Причиной его возникновения становится выделение большого количества тепла, разрушение изоляции и появление открытого огня.

При дуговом кратковременном замыкании, когда проскакивает мощнейший электрический заряд, воспламеняются окружающие вещи и предметы. Кроме того, к негативным последствиям относятся:

• механические и термические повреждения электроустановок;
• снижение значения напряжения, которое приводит к потере производительности или полной остановке электрических механизмов;
• отдельные генераторы и электростанции выпадают из синхронной работы системы, что приводит к созданию аварийной ситуации;
• появление электромагнитных волн, которые влияют на линии связи и коммуникаций.

Эти результаты будут наблюдаться только непосредственно в месте замыкания или рядом с ним, так как по мере удаления от этого участка величина тока будет ослабевать. При планировании и монтаже любой электроустановки принимаются необходимые меры защиты от негативного явления.

Определение силы тока

Чтобы рассчитать ток короткого замыкания, следует обратиться к закону Ома для электрической цепи. Он гласит, что его сила прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению.

В случае короткого замыкания значение сопротивления очень мало, поэтому отношение напряжения к нему вырастает в несколько раз. Например, в однофазной домашней электрической сети напряжение — 220 В. Если принять, что сопротивление во время короткого замыкания падает до 0,04 Ом, то получается сила тока — 5500 А.

Так как стандартная розетка рассчитана на 16 А, то становится очевидным, что она просто сгорит. Это расчет примерный, так как для других видов этого явления он более сложный. Кроме однофазных, в трехфазных сетях возможны замыкания:

• двухфазное;
• между фаз на землю;
• трехфазное.

При определении значения тока в этих случаях во внимание принимаются: сопротивление всей электрической магистрали, отдельных участков, дополнительного оборудования сети, дуги замыкания проводников и другое. Поэтому его суммарное значение будет гораздо выше, чем в приблизительном расчете.

Методы защиты

Основной метод защиты от этого негативного явления основан на разрыве электрической цепи. Для этого в ней применяются плавкие предохранители. Обычно они представляют собой проводник, который рассчитан на определенный предельный ток.

Предохранители считаются самым слабым звеном в схеме, поэтому, как только значение тока увеличится, то проводник перегорает и разрывает цепь. Таким способом защищаются остальные элементы цепи. Для защиты квартирных и домовых электрических контуров применяются автоматические выключатели.

Главным отличием автоматов от плавких предохранителей считается многоразовое использование. В конструкцию автомата входит расцепитель, который и обеспечивает срабатывание прибора в нештатной ситуации. Выпускается несколько видов этих приборов:

• электромагнитные;
• термические;
• полупроводниковые;
• смешанные.

Во время образования тока критической величины автомат отключается с помощью теплового или электромагнитного расцепителя. Для защиты от высокого тока нельзя использовать устройство защитного отключения, так как у него совсем другие задачи.

Другим методом защиты является использование токоограничивающего реактора. Этот агрегат устанавливается в цепях с высоким напряжением, где сила тока может достигнуть больших размеров, и невозможно подобрать соответствующее защитное устройство.

Реактор представляет собой катушку индуктивности, которая последовательно подключается в электрическую сеть. При аварийной ситуации этот агрегат принимает на себя всю силу тока.

Использование замыкания проводников

Кроме отрицательных свойств, это негативное явление приносит пользу. Существует немало устройств, работающих на высоких значениях тока. Самым популярным из них считается сварочный агрегат. При его работе образуется электрическая дуга между сварочным электродом и заземляющим контуром.

Принцип работы аппарата основан на снижении напряжения и увеличении силы тока, которая может достигать до 250 А. Температура дуги составляет до нескольких тысяч градусов, что позволяет расплавлять свариваемые детали в месте касания.

Такие режимы используются кратковременно, а мощность сварочного агрегата позволяет выдержать перегрузки. Это использование замыкания проводников при сварочных работах позволяет получить прочные и надежные металлические конструкции.

Что вы подразумеваете под коротким замыканием (A) Прямое протекание тока между двумя точками с разностью потенциалов (B) Косвенное протекание тока между двумя точками (C) Прямое протекание тока между двумя точками с одинаковыми потенциалами (D) Ничего из перечисленного

Ответить

Проверено

225,6 тыс.+ просмотров

Подсказка Мы знаем, насколько важна схема здесь. Это замкнутый путь, по которому электричество течет из одной точки в другую. Мы можем использовать принцип тока короткого замыкания для исследования короткого замыкания. Также предусмотрена возможность двух точек.
Полезная формула:
Расчет тока короткого замыкания,
Формула: $I = \dfrac{V}{R}$.
Где,
Ток $I$
Напряжение $V$
Сопротивление $R$

Полный пошаговый процесс
Дано,
Значение короткого замыкания,
Если в линии электропередач, силовом трансформаторе или другом силового элемента два или более проводника разных фаз соприкасаются друг с другом, тогда часть импеданса шунтируется из цепи и в поврежденных фазах протекание большого тока называется током короткого замыкания.
Хотя ток в цепи увеличивается, ток короткого замыкания уменьшает влияние импеданса в цепи.
Следовательно,
Короткое замыкание означает замыкание цепи с нулевым сопротивлением между положительным и отрицательным полюсами батареи. Это реальный прямой поток между точками с одинаковым потенциалом.

Таким образом, вариант C является правильным ответом.

Примечание
При коротком замыкании сопротивление становится очень маленьким, а это означает, что ток становится очень большим. Сопротивление становится очень маленьким, когда происходит короткое замыкание, и это означает, что ток становится очень большим. Процедура сокращается, длинные или сложные ее части пропускаются, и для достижения цели используется более простой и прямой метод.

Недавно обновленные страницы

Рассчитать изменение энтропии, связанное с конверсией класса 11 химии JEE_Main

Закон, сформулированный доктором Нернстом, является первым законом термодинамики класса 11 химии JEE_Main

Для реакции при rm0rm0rmC и нормальном давлении класса A 11 химия JEE_Main

Двигатель, работающий между rm15rm0rm0rmC и rm2rm5rm0rmC класс 11 химия JEE_Main

Для реакции rm2Clg в rmCrmlrm2rmg признаки 11 класса химии JEE_Main

Изменение энтальпии перехода жидкой воды в химический класс 11 JEE_Main

Рассчитайте изменение энтропии при переходе в химический класс 11 JEE_Main

Закон, сформулированный доктором Нернстом, представляет собой Первый закон термодинамики 11-го класса химии JEE_Main

Для реакция при rm0rm0rmC и нормальном давлении А химический класс 11 JEE_Main

Двигатель, работающий между rm15rm0rm0rmC и rm2rm5rm0rmC химический класс 11 JEE_Main

0003

The enthalpy change for the transition of liquid water class 11 chemistry JEE_Main

Trending doubts

[PDF] Transformer Short Circuit Current Calculation and Solutions

• Corpus ID: 108538695

 @inproceedings{Song2013TransformerSC,
  title={Расчет тока короткого замыкания трансформатора и решения},
  автор={Линг Сонг},
  год = {2013}
} 

• Лин Сонг
• Опубликовано в 2013 г.
• Physics

theus.fi

Термический анализ упрощенного распределительного устройства среднего напряжения: численные и экспериментальные контрольные исследования

• Ahmet Efe Seker, Egemen Aslan Sakaci, Arif Deniz, B. Celik, D. Yıldırırım 009 9005m 9005m Engineering , Physics

  2019 11-я Международная конференция по электротехнике и электронике (ELECO)

• 2019

В настоящем исследовании представлены экспериментальные и расчетные результаты, полученные для распределительного устройства, где численно моделируются его критические компоненты, такие как сборные шины и тюльпановые контакты. В эксперименте…

Ограничение Du Courant de défauts dans un réseau éléctrique

• Abd Elkader Fattouche

• Физика

• 2019

Электрические электрические операторы сталкиваются с комплексными вызовами, которые угрожают их способности обеспечивать их способность обеспечить их способность обеспечить их способность. Проблема короткого замыкания является наиболее распространенной и опасной для…

ПОКАЗАНЫ 1-9 ИЗ 9 ЛИТЕРАТУРЫ

Применение и разработка методов ограничения тока короткого замыкания в электросетях

• H. Ge

• Физика

• 2010

Сначала в статье представлен ряд вреда, который приносит быстрое увеличение тока короткого замыкания. …

Анализ ограничительных мер против тока короткого замыкания в электросети 220 кВ Чунцинской электросети

• Гао Вань-лян

• Физика

• 2010

В документе представлена ​​схема ограничения тока короткого замыкания электросети Чунцина 220 кВ и предложения по планированию и эксплуатации электросети.

Актуальность применения и разработка техники ограничения тока короткого замыкания в энергосистеме

• У Цзы-юнь

• Физика

• 2009

система.