Номер 6, страница 161 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 39. Закон Ома. Вопросы - номер 6, страница 161.

Условие.

6. Что называют коротким замыканием? Почему при этом увеличивается сила тока?

Решение.

Коротким замыканием (КЗ) называют электрическое соединение двух точек цепи с разными потенциалами (например, полюсов источника тока) проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением остальной части цепи. В результате этого ток начинает течь по новому пути с наименьшим сопротивлением, минуя основную нагрузку (потребителя электроэнергии).

Причина резкого увеличения силы тока при коротком замыкании объясняется законом Ома для полной цепи. Согласно этому закону, сила тока $\text{I}$ в цепи прямо пропорциональна электродвижущей силе (ЭДС) источника $\mathcal{E}$ и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи, которое является суммой внешнего сопротивления $\text{R}$ (нагрузки) и внутреннего сопротивления источника $\text{r}$:

$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$

В нормальном рабочем режиме внешнее сопротивление $\text{R}$ (сопротивление включенных в цепь электроприборов) имеет значительную величину, которая ограничивает силу тока до безопасных рабочих значений. При коротком замыкании нагрузка оказывается фактически исключенной из цепи, так как ток идет по пути с ничтожно малым сопротивлением. Это означает, что внешнее сопротивление $\text{R}$ стремится к нулю ($R \to 0$).

В этом случае формула для силы тока короткого замыкания ($I_{кз}$) принимает вид:

$I_{кз} = \frac{\mathcal{E}}{0 + r} = \frac{\mathcal{E}}{r}$

Поскольку внутреннее сопротивление $\text{r}$ любого реального источника тока (батарейки, аккумулятора, генератора) обычно очень мало, то сила тока $I_{кз}$ достигает огромных значений, многократно превышающих номинальный ток. Именно это резкое уменьшение общего сопротивления цепи при неизменной ЭДС и является причиной опасного увеличения силы тока.

Ответ: Короткое замыкание — это соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами проводником с пренебрежимо малым сопротивлением. Сила тока при этом резко увеличивается, так как согласно закону Ома для полной цепи ($I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$), общее сопротивление цепи ($R+r$) становится очень малым (практически равным внутреннему сопротивлению источника $\text{r}$), что при постоянной ЭДС ($\mathcal{E}$) и приводит к многократному росту тока.