Номер 2, 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 2, страница 62.

Условие.

2. Когда может возникнуть короткое замыкание?

Решение.

Короткое замыкание (КЗ) — это электрическое соединение двух точек цепи с разными потенциалами (например, фазы и нуля, фазы и «земли» или двух фаз) через проводник, сопротивление которого пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением остальной части цепи. Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна сопротивлению $\text{R}$: $I = U/R$. Когда сопротивление $\text{R}$ стремится к нулю, сила тока $\text{I}$ резко и многократно возрастает, достигая разрушительных значений. Этот сверхток является главной опасностью короткого замыкания.

Короткое замыкание может возникнуть по нескольким основным причинам:

1. Нарушение изоляции проводов.

Это самая распространенная причина. Изоляционный слой, покрывающий провода, может быть поврежден из-за старения (материалы теряют эластичность, трескаются), механического воздействия (при ремонте, из-за грызунов, трения), перегрева (при длительной перегрузке сети изоляция плавится) или воздействия агрессивной среды (влага, химикаты, ультрафиолет). При нарушении изоляции оголенные проводники могут соприкоснуться друг с другом, создавая путь для тока с минимальным сопротивлением.

2. Неправильный монтаж или ошибки при эксплуатации.

Ошибки, допущенные при монтаже электропроводки или подключении оборудования, часто приводят к КЗ. Например, плохое соединение проводов в распределительных коробках, попадание под зажимы клемм оголенных частей проводников разной полярности или использование электроприборов, не соответствующих параметрам сети.

3. Попадание посторонних предметов или влаги.

Токопроводящие предметы (например, металлический инструмент, упавший на клеммы) или вода могут создать мост между проводниками с разным потенциалом. Затопление распределительных щитов, розеток или электроприборов практически гарантированно вызовет короткое замыкание.

4. Неисправность электроприборов и оборудования.

Внутри бытовой техники или промышленного оборудования со временем могут выходить из строя компоненты (трансформаторы, конденсаторы), или может нарушиться внутренняя проводка. Это может привести к замыканию внутри самого устройства.

5. Перенапряжения в сети.

Резкий скачок напряжения, например, из-за удара молнии в линию электропередач или коммутационных процессов в энергосистеме, может вызвать пробой изоляции, которая рассчитана на номинальное напряжение. Это приводит к возникновению электрической дуги и короткому замыканию.

Последствия короткого замыкания очень опасны. Резкое возрастание силы тока приводит к интенсивному выделению тепла (согласно закону Джоуля-Ленца, $Q = I^2Rt$), что может вызвать расплавление и возгорание изоляции проводов, возникновение пожара, выход из строя источника питания и электроприборов, а также образование мощной электрической дуги, способной вызвать ожоги и механические разрушения. Для защиты от последствий КЗ применяются устройства защиты: автоматические выключатели и плавкие предохранители.

Ответ: Короткое замыкание может возникнуть в результате прямого контакта проводников с разными электрическими потенциалами. Основными причинами этого являются: нарушение изоляции проводов (из-за старения, механических повреждений, перегрева), ошибки при монтаже электропроводки, попадание влаги или посторонних токопроводящих предметов на токоведущие части, внутренние неисправности электроприборов, а также перенапряжения в сети (например, при ударе молнии).