Физика · конспекты
★0
Физика › 8 класс › Электрические явления

Тема 47Короткое замыкание. Предохранители

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Короткое замыканиеПредохранительнаибольшая допустимая сила токапоследовательноПлавкий предохранительплавитсяАвтоматический выключательбиметаллическую пластину

Для каждой электрической цепи есть наибольшая допустимая сила тока: её рассчитывают по толщине проводов и подключённым приборам.

Перегрузка

Если одновременно включить слишком много приборов, общий ток при параллельном соединении растёт (I=I1+I2+…I=I_1+I_2+\dots). Провода начинают сильно нагреваться (Q=I2RtQ=I^2Rt) — может загореться изоляция.

Опасные ситуации: повреждённая изоляция и замыкание проводов
Опасные ситуации: повреждённая изоляция и замыкание проводов Иллюстрация: light-fizika.ru

Короткое замыкание

Определение

Короткое замыкание — соединение проводов цепи напрямую, минуя потребитель. Сопротивление цепи резко падает почти до нуля.

I=UR⇒R→0,  I→очень большойI=\frac{U}{R}\quad\Rightarrow\quad R\to0,\ \ I\to\text{очень большой}

Причины — повреждённая изоляция, соприкосновение проводов, попадание воды или металла в розетку. Провода мгновенно раскаляются, возможен пожар.

При коротком замыкании сопротивление падает, а ток резко растёт
При коротком замыкании сопротивление падает, а ток резко растёт Иллюстрация: light-fizika.ru

Предохранители

Определение

Предохранитель — устройство, которое автоматически размыкает цепь, если сила тока превысит допустимую. Включается последовательно.

  • Плавкий предохранитель: тонкая проволока из легкоплавкого сплава. При большом токе она нагревается и плавится — цепь размыкается. Сгоревший предохранитель заменяют новым.
Плавкий предохранитель
Плавкий предохранитель Иллюстрация: light-fizika.ru
  • Автоматический выключатель («автомат», «автоматическая пробка»): ток нагревает биметаллическую пластину; при перегрузке она изгибается и размыкает цепь. Остыв, автомат снова готов к работе — его просто включают обратно.
Автоматическая пробка и принцип её действия: нагретая биметаллическая пластина изгибается и размыкает контактАвтоматическая пробка и принцип её действия: нагретая биметаллическая пластина изгибается и размыкает контакт
Автоматическая пробка и принцип её действия: нагретая биметаллическая пластина изгибается и размыкает контакт Иллюстрация: light-fizika.ru
Правила безопасности
  • Не включать в одну розетку много мощных приборов (через тройники и удлинители).
  • Не пользоваться приборами с повреждённой изоляцией проводов.
  • Никогда не ставить «жучок» — толстую проволоку вместо плавкой вставки.
  • Не трогать розетки и провода мокрыми руками.
Образ для запоминания

Предохранитель — «сторож с обрывом»: пока ток в норме — пропускает, превысил норму — «жертвует собой» (плавится) или «отпрыгивает» (автомат), спасая провода от пожара.

⚗ Мини-опыт

Включайте приборы по одному и следите за током. При каком числе приборов сработает предохранитель на 10 А? Устройте короткое замыкание — что произойдёт? Сравните плавкий предохранитель и автомат.

▶ Симуляция PhET

Соедините полюса батарейки одним проводом без лампы. Что произойдёт с током и с проводом? В настоящей сети именно для этого нужны предохранители.

Электрические схемы: «Постоянный ток»Открыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Что происходит с силой тока при коротком замыкании?
Сопротивление цепи падает почти до нуля.
2Как включают предохранитель в цепь?
Он должен разорвать весь ток цепи.
3Почему нельзя заменять плавкую вставку толстой проволокой («жучком»)?
Предохранитель перестанет защищать цепь.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. Что такое короткое замыкание?

    Ответ

    Соединение проводов напрямую, минуя потребитель; сопротивление цепи почти равно нулю.

    Как получилось?

  2. Почему при коротком замыкании ток резко возрастает?

    Ответ

    По закону Ома I=U/RI=U/R, а сопротивление резко уменьшается.

    Как получилось?

  3. Как включают предохранитель в цепь?

    Ответ

    Последовательно.

    Как получилось?

  4. Чем опасна перегрузка сети?

    Ответ

    Провода сильно нагреваются, может возникнуть пожар.

    Как получилось?

  5. Чем автоматический предохранитель удобнее плавкого?

    Ответ

    Его не нужно менять: после срабатывания его просто включают снова.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. В квартире стоит предохранитель на 10 А, напряжение 220 В. Можно ли одновременно включить чайник 2 кВт и утюг 1 кВт?

    Ответ

    I=3000220≈13,6I=\dfrac{3000}{220}\approx13{,}6 А >10>10 А — нельзя, предохранитель сработает.

    Как получилось?

  2. Сопротивление проводов от щитка до розетки 0,1 Ом. Каким будет ток при коротком замыкании в розетке (220 В)?

    Ответ

    I=2200,1=2200I=\dfrac{220}{0{,}1}=2200 А.

    Как получилось?

  3. Объясните, как работает автоматический предохранитель с биметаллической пластиной.

    Ответ

    Ток нагревает пластину из двух разных металлов; при перегрузке она нагревается сильно, изгибается и размыкает контакт. Остыв, пластина выпрямляется.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Короткое замыкание
Соединение проводов минуя потребитель: R→0R\to0, ток резко растёт.
Предохранитель
Включается последовательно, размыкает цепь при превышении допустимого тока.
Автомат
Биметаллическая пластина изгибается от нагрева и размыкает цепь.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.