Номер 1, страница 62 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Электрические явления. Самостоятельные работы. СР-49. Короткое замыкание. Предохранители. Вариант 2 - номер 1, страница 62.

Условие.

1. Чем опасно короткое замыкание?

Решение.

1. Чем опасно короткое замыкание?

Короткое замыкание (КЗ) — это непредусмотренное конструкцией электрическое соединение двух или более точек цепи с разными потенциалами (например, фазного и нулевого проводов). В результате этого соединения сопротивление цепи становится чрезвычайно малым, близким к нулю.

Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна сопротивлению $\text{R}$ при постоянном напряжении $\text{U}$:

$I = \frac{U}{R}$

При коротком замыкании сопротивление $\text{R}$ стремится к нулю ($R \to 0$), что приводит к многократному, лавинообразному возрастанию силы тока $\text{I}$. Этот ток, называемый током короткого замыкания, является причиной всех опасных последствий.

Основные опасности короткого замыкания:

1. Пожар. Это наиболее распространенное и опасное последствие. В соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество теплоты $\text{Q}$, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению проводника $\text{R}$ и времени протекания тока $\text{t}$:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Так как при КЗ сила тока $\text{I}$ возрастает в сотни и тысячи раз, количество выделяемой теплоты становится огромным. Проводники мгновенно раскаляются до высоких температур, их изоляция плавится и воспламеняется. Разлетающиеся раскаленные частицы металла и горящей изоляции могут поджечь находящиеся рядом горючие материалы (дерево, ткани, бумагу), что приводит к возникновению пожара.

2. Повреждение и выход из строя электрооборудования. Огромный ток короткого замыкания способен вывести из строя как бытовые приборы, так и элементы самой электрической сети. Он может сжечь обмотки трансформаторов и электродвигателей, разрушить внутренние компоненты электронных устройств, повредить источники питания (например, вызвать взрыв аккумулятора).

3. Термические ожоги и поражение электрическим током. Прикосновение к элементам цепи во время короткого замыкания смертельно опасно. Кроме того, в мощных электроустановках КЗ может сопровождаться возникновением электрической дуги — мощного плазменного разряда с температурой в несколько тысяч градусов. Электрическая дуга вызывает тяжелейшие термические ожоги даже на расстоянии, а также может привести к временной или полной потере зрения из-за интенсивного светового излучения.

4. Механические повреждения. Токи короткого замыкания создают вокруг проводников мощные электромагнитные поля. Взаимодействие этих полей приводит к возникновению значительных электродинамических сил, которые могут деформировать и разрушать шины распределительных устройств, вырывать проводники из креплений и наносить другие механические повреждения оборудованию.

Для защиты от разрушительных последствий короткого замыкания в электрических цепях применяют специальные устройства: плавкие предохранители и автоматические выключатели, которые разрывают цепь при резком увеличении силы тока.

Ответ: Короткое замыкание опасно в первую очередь возникновением пожара из-за резкого повышения температуры проводников. Также оно приводит к выходу из строя электроприборов и оборудования, может вызвать взрывы, появление электрической дуги, способной нанести тяжелые ожоги, и создает риск поражения человека электрическим током.