Параграф 49 Физика 8 класс Пёрышкин | Конспект

Короткое замыкание. Предохранители

Для всех электрических цепей существует максимально допустимая сила тока, которая рассчитывается на основе нагрузки и характеристик подключенных приборов и потребителей. Площадь поперечного сечения проводников и их изоляция подбираются с учетом максимально возможной силы тока, чтобы избежать перегрева и повреждений. Если в цепь временно включить большее количество потребителей, чем рассчитано, сила тока резко возрастет. В этом случае провода могут сильно нагреться, что приведет к плавлению изоляции и даже пожару. Предупреждение таких ситуаций является одной из основных задач электротехники.

Причины возникновения короткого замыкания

Короткое замыкание возникает, если изоляция между проводами повреждена, и ток начинает течь по проводнику с меньшим сопротивлением. Это может произойти, например, при повреждении проводов или контакте оголенных участков. В таком случае ток резко возрастает, потому что сопротивление цепи уменьшается практически до нуля. Это явление сопровождается выделением большого количества тепла, которое может привести к перегреву проводов и их возгоранию. Поэтому короткое замыкание — одна из наиболее опасных ситуаций в электроприборах и электрических цепях, и важно иметь средства защиты для предотвращения подобных аварий.

Предохранители и их назначение

Для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий применяют предохранители, которые автоматически размыкают цепь при превышении допустимой силы тока. Предохранители бывают плавкие (рис. 114, а) и автоматические (рис. 114, б). Плавкий предохранитель представляет собой тонкую проволоку, которая расплавляется при увеличении силы тока, размыкая цепь. Автоматические предохранители оснащены специальными механизмами, которые срабатывают при перегреве, размыкая контакт и предотвращая дальнейший нагрев. Предохранители помогают уберечь электрические цепи от перегрева и замыкания, обеспечивая безопасность эксплуатации.

Принцип работы автоматических предохранителей

Автоматические предохранители работают за счет деформации биметаллической пластины, которая изгибается при нагреве (рис. 115). Биметаллическая пластина состоит из двух разных металлов с разными коэффициентами теплового расширения. При увеличении температуры одна сторона пластины удлиняется больше, чем другая, что приводит к ее изгибу и размыканию цепи. Когда пластина остывает, она возвращается в исходное состояние, замыкая цепь обратно. Таким образом, автоматический предохранитель многократного использования не требует замены после срабатывания и удобен для защиты бытовых электрических сетей.

Преимущества использования предохранителей

Предохранители обеспечивают безопасность работы электрических цепей, предотвращая перегрузки и короткие замыкания. Их использование особенно важно в бытовых условиях, где случайные перегрузки могут возникнуть при одновременном включении мощных электроприборов. Плавкие предохранители просты в конструкции, но требуют замены после каждого срабатывания. Автоматические предохранители более удобны, так как после размыкания цепи достаточно просто сбросить механизм. Они широко используются в бытовых электрических щитах и распределительных коробках для защиты проводки и электрических устройств от повреждений.