Номер 2, страница 181 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

2. В чём причина короткого замыкания?

Короткое замыкание (КЗ) — это электрическое соединение двух точек электрической цепи с разными электрическими потенциалами (например, фазного и нулевого проводников или полюсов источника тока) через очень малое сопротивление, которое не предусмотрено конструкцией устройства и нарушает его нормальную работу.

Основная физическая причина короткого замыкания — это резкое и значительное уменьшение сопротивления $R$ внешней цепи практически до нуля. Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока $I$ обратно пропорциональна сопротивлению:
$I = \frac{U}{R}$
где $U$ — напряжение в цепи.

Когда сопротивление нагрузки $R$ стремится к нулю ($R \to 0$), сила тока, наоборот, резко возрастает до очень больших значений. Этот ток называется током короткого замыкания. Его величина ограничивается лишь внутренним сопротивлением источника тока и сопротивлением самих соединительных проводов, которые очень малы.

Такой сверхток приводит к опасным последствиям. В первую очередь, согласно закону Джоуля-Ленца, в проводниках выделяется огромное количество теплоты $Q$, пропорциональное квадрату силы тока:
$Q = I^2 \cdot R_{проводника} \cdot t$
Это вызывает мгновенный перегрев, плавление и возгорание изоляции проводов, что является одной из самых частых причин пожаров.

На практике к возникновению короткого замыкания приводят следующие ситуации:

• Нарушение целостности изоляции проводов. Это самая распространенная причина. Изоляция может быть повреждена из-за:
  • Механических воздействий: перетирание, порезы, сильные изгибы, удары.
  • Старения: со временем изоляция высыхает, становится хрупкой и трескается.
  • Перегрева: при длительной работе цепи с перегрузкой изоляция может оплавиться.
  • Воздействия влаги или агрессивных химических сред: вода или химикаты, попавшие на проводники, могут создать проводящий мостик между ними.
• Попадание посторонних проводящих предметов. Например, падение металлического инструмента на клеммы аккумулятора или замыкание контактов в розетке металлическим предметом.
• Неправильный монтаж или ремонт электропроводки. Ошибки, допущенные человеком, например, неверное соединение проводов.
• Неисправность электроприборов. Внутренние поломки в бытовой технике, приводящие к замыканию между элементами под напряжением.
• Перенапряжение в сети. Удар молнии или аварии на подстанциях могут вызвать скачок напряжения, который способен "пробить" изоляцию и вызвать КЗ.

Ответ: Причиной короткого замыкания является резкое и значительное уменьшение сопротивления электрической цепи, чаще всего из-за повреждения изоляции и прямого контакта проводников с разными потенциалами. Это приводит к многократному неконтролируемому увеличению силы тока, что вызывает сильный нагрев, способный привести к плавлению проводов, возгоранию и выходу из строя электрооборудования.