Номер 2, страница 171 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. В чём причина короткого замыкания?

2. Короткое замыкание (КЗ) — это электрическое соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами (например, фазного и нулевого проводов или полюсов источника тока), которое не предусмотрено конструкцией устройства и имеет очень малое, близкое к нулю, сопротивление.

Основной физической причиной возникновения короткого замыкания является резкое уменьшение сопротивления нагрузки в электрической цепи. В нормальном режиме работы ток в цепи ограничен полезной нагрузкой (например, лампочкой, нагревательным элементом, электродвигателем), которая имеет определённое сопротивление.

Это явление можно объяснить с помощью закона Ома для полной цепи. Сила тока $I$ в цепи определяется по формуле: $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$ где $\mathcal{E}$ — электродвижущая сила (ЭДС) источника тока, $R$ — сопротивление внешней цепи (нагрузки), а $r$ — внутреннее сопротивление источника тока.

В случае короткого замыкания сопротивление внешней цепи $R$ стремится к нулю ($R \to 0$), так как ток начинает протекать по пути с пренебрежимо малым сопротивлением, минуя основную нагрузку. В результате сила тока в цепи (ток короткого замыкания $I_{кз}$) резко возрастает и ограничивается лишь малым внутренним сопротивлением источника тока: $I_{кз} \approx \frac{\mathcal{E}}{r}$

Поскольку внутреннее сопротивление $r$ источников тока (генераторов, аккумуляторов, трансформаторов) обычно очень мало, ток короткого замыкания может в десятки, сотни и даже тысячи раз превышать номинальный рабочий ток.

К практическим причинам, которые приводят к резкому падению сопротивления, относятся:

• Нарушение изоляции проводов из-за механического повреждения, старения, перегрева или воздействия агрессивной среды, что приводит к прямому контакту проводников.
• Ошибки при монтаже или ремонте электропроводки и электрооборудования.
• Попадание на токоведущие части посторонних проводящих предметов (например, металлических инструментов, воды).
• Перенапряжения в сети, вызывающие пробой изоляции.

Резкое увеличение силы тока приводит к интенсивному выделению тепла (согласно закону Джоуля — Ленца $Q = I^2Rt$), что вызывает оплавление и возгорание изоляции проводов, повреждение оборудования и может стать причиной пожара.

Ответ: Причиной короткого замыкания является резкое уменьшение сопротивления электрической цепи до очень малых значений, что в соответствии с законом Ома приводит к многократному увеличению силы тока.