Номер 5, страница 142 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

5. Когда наблюдается короткое замыкание?

5. Решение

Короткое замыкание (КЗ) — это электрическое соединение двух точек цепи с разными потенциалами (например, фазного и нулевого провода) через очень малое сопротивление, которое не является предусмотренной нагрузкой. Фактически, ток начинает течь по кратчайшему пути, минуя электроприбор, для которого он предназначен.

Короткое замыкание наблюдается в следующих основных случаях:

1. Нарушение изоляции проводов. Это самая распространенная причина. Изоляция может повредиться из-за старения, механического износа (например, перетирания шнура), воздействия высоких температур или химически агрессивных сред. В результате оголенные провода соприкасаются.

2. Неисправность электроприборов или неправильный монтаж. Внутри бытовой техники могут ослабнуть или отгореть контакты, что приведет к замыканию. Ошибки при подключении розеток, выключателей или светильников также являются частой причиной КЗ.

3. Внешние факторы. Попадание воды в розетки или электроприборы, так как вода является проводником. Также КЗ может произойти при проведении ремонтных работ, когда сверло или гвоздь попадают в скрытую проводку.

Физически процесс объясняется законом Ома: $I = U/R$. В нормальном режиме работы сопротивление $R$ цепи включает в себя сопротивление нагрузки (например, ТЭНа в чайнике), которое ограничивает ток $I$. При коротком замыкании сопротивление пути тока $R_{кз}$ становится крайне малым, близким к нулю ($R_{кз} \to 0$). Поскольку напряжение в сети $U$ остается прежним (например, 230 В), сила тока $I_{кз}$ резко и многократно возрастает до тысяч ампер.

Такой сверхток, согласно закону Джоуля-Ленца ($Q = I^2Rt$), вызывает почти мгновенное выделение огромного количества тепла. Это приводит к расплавлению проводов, возгоранию изоляции и окружающих предметов, что является прямой причиной пожара. Для защиты от таких последствий служат автоматические выключатели и плавкие предохранители, которые размыкают цепь при возникновении сверхтока.

Ответ: Короткое замыкание наблюдается тогда, когда происходит прямое соприкосновение проводников с разными потенциалами (например, «фазы» и «нуля») из-за повреждения изоляции, неисправности приборов или внешних факторов. Это приводит к резкому, многократному увеличению силы тока в цепи.