Задание, страница 185 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Поясните причину коротких замыканий, изображенных на рисунке 129.

Рис. 129. Короткое замыкание

а) На рисунке изображено короткое замыкание, возникшее из-за нарушения изоляции проводов. Изоляционный слой, который в нормальных условиях разделяет токоведущие жилы, может быть поврежден механически, из-за старения или перегрева. Когда оголенные провода, находящиеся под разным потенциалом (например, фазный и нулевой), соприкасаются, образуется электрическая цепь с очень малым сопротивлением $R$. Согласно закону Ома $I = U/R$, сила тока $I$ в цепи резко возрастает до очень больших значений (ток короткого замыкания). В соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество теплоты, выделяемое в проводнике, пропорционально квадрату силы тока ($Q = I^2Rt$). Этот огромный ток вызывает мгновенный сильный нагрев, который приводит к плавлению и возгоранию изоляции, а также к плавлению самих металлических проводов. Ответ: Причиной короткого замыкания является прямое соприкосновение проводов из-за повреждения их изоляции.

б) Здесь показано короткое замыкание, вероятной причиной которого стала перегрузка электрического удлинителя или розетки. Включение нескольких мощных потребителей в одну точку приводит к протеканию через провода суммарного тока, превышающего номинальное значение, на которое рассчитана проводка. Длительная перегрузка вызывает сильный перегрев проводов и контактных соединений. От высокой температуры изоляция проводов внутри удлинителя или розетки расплавилась, что привело к контакту токоведущих частей и возникновению короткого замыкания, сопровождающегося возгоранием. Ответ: Причиной является перегрузка электрической сети, которая привела к перегреву, плавлению изоляции и последующему короткому замыканию.

в) В этом случае короткое замыкание создается преднамеренно путем прямого соединения полюсов (клемм) источника тока (батареи) проводником. В нормальной электрической цепи всегда присутствует потребитель (нагрузка, например, лампочка, двигатель), обладающий определенным сопротивлением, которое ограничивает силу тока. При соединении полюсов напрямую, единственным сопротивлением в цепи является очень малое внутреннее сопротивление самого источника тока и ничтожно малое сопротивление соединительного провода. В результате возникает ток короткого замыкания, сила которого $I_{кз}$ очень велика. Это приводит к интенсивному выделению тепла на проводнике и внутри источника тока, что проявляется в виде искр (как на фото), быстрому разряду батареи и ее возможному повреждению или даже взрыву. Ответ: Причиной является соединение полюсов источника тока проводником с очень низким сопротивлением, то есть создание цепи без нагрузки.