Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 9 клас. Тороп

§ 25. Коротке замикання. Запобіжники в електричному колі

Ви коли-небудь бачили старий прилад з пошкодженим шнуром (мал. 107)? Пошкоджений електричний шнур може викликати сильне ураження електричним струмом, якщо він пропускає струм від шнура до людини, яка його торкається. Пошкоджений шнур також може викликати коротке замикання.

Коротке замикання — це стрибок напруги, який спричиняє значне перевищення поточної сили струму в проводі або мережі. Коротке замикання виникає, коли електричний струм проходить по коротшому шляху, ніж передбачуваний контур ланцюга. Електричний шнур складається з двох проводів: один проводить струм від розетки до приладу, а інший — від приладу назад до розетки. Якщо два дроти пошкодженого шнура стикаються один з одним, струм тече від одного проводу до іншого, минаючи прилад. Це може призвести до перегріву проводів і займання.

Оскільки електрика може бути дуже небезпечною, в електричні ланцюги і пристрої вбудовані засоби безпеки — запобіжники.

Важливим застосуванням теплового ефекту електричного струму є запобіжний пристрій, відомий як «запобіжник» (мал. 108). Запобіжник зазвичай виготовляється зі сплавів свинцю та олова. У нього дуже низька температура плавлення. Плавиться при невеликому підвищенні температури, коли струм, що проходить через нього, перевищує певне значення. Коли, наприклад, при короткому замиканні, через запобіжник проходить надлишковий струм, провід плавиться і ланцюг негайно виходить з ладу. При виникненні короткого замикання через ланцюг протікає великий струм, плавкий запобіжник нагрівається, плавиться і струм перестає текти.

Мал. 107. Зіпсовані електрошнури призводять до короткого замикання

Мал. 108. Приклади запобіжників

Запобіжник являє собою пристрій, який вимикає живлення в електричному ланцюзі, коли занадто багато електричного струму протікає через нього. Зазвичай це відбувається, коли увімкнено забагато приладів або відбувається коротке замикання. Запобіжник створюється як навмисно слабка частина в ланцюзі, яка плавиться (або «перегорає»), коли через неї проходить занадто великий струм, відключаючи живлення решти ланцюга. Це захищає решту електричного кола. Після згоряння запобіжника необхідно усунути проблему, яка викликала його перегорання, і замінити запобіжник, щоб відновити живлення ланцюга.

Запобіжник повинен бути розрахований на трохи більший струм, ніж потрібно пристрою. Наприклад, якщо пристрій працює зі струмом 3 А, використовуйте запобіжник на 5 А. Розрізняють плавкі та автоматичні запобіжники. Плавкі запобіжники відразу перегорають при перевищенні струму. Автоматичні запобіжники дозволять перевищення значення струму на частку секунди, що призводить до розриву електричного кола і відключення від живлення.

Кожен запобіжник має власну характеристику (сила струму, напруга), яка визначає час, необхідний для плавлення запобіжника для будь-якої заданої сили струму. Зазвичай слід вибирати запобіжник з показниками, які трохи перевищують нормальний робочий струм проводки або обладнання, яке він повинен захищати. Правильно обрані запобіжники є важливою частиною системи розподілу електроенергії для запобігання пожежі або пошкодження через перевантаження або коротке замикання (мал. 109).

Конструкції запобіжників відносно прості і безпечні. Усередині циліндричного контейнера, відомого як запобіжник, знаходиться крихітний шматок металу. Цей шматок металу ідеально підходить для того, щоб нести певну кількість електрики. Якщо сила струму в будь-який момент збільшилася, металева дротинка перегрівається і ламається, що зупиняє безперервний потік струму (мал. 110).

Мал. 109. Види запобіжників

Мал. 110. Будова запобіжника: 1 — скляний корпус; 2 — плавка вставка; 3,4 — контакти

Мал. 111. Електрична пробка з запобіжниками та побутовий автоматичний запобіжник

За принципом дії запобіжники поділяють на автоматичні і плавкі (мал. 111). Останній варіант— це звичайні пробки, і в побуті вони зустрічаються досить часто. Це найбільш ефективний засіб захисту, який не потребує додаткового обладнання. Вкручують їх безпосередньо біля лічильника, особливість виробу полягає в тому, що цоколь такий самий, як і на звичайній лампочці.

Автоматичні побутові запобіжники зроблені в аналогічній формі. Але відмінність полягає в тому, що якщо спостерігаються стрибки напруги, то пробки відключаються в автоматичному режимі, і для відновлення працездатності слід просто натиснути кнопку.

Висновки

Коротке замикання виникає, коли електричний струм проходить коротшим шляхом, ніж передбачуваний контур ланцюга. Коротке замикання може призвести до перегріву проводів і виникнення пожежі.

У сучасні електричних мережах використовують запобіжники для попередження короткого замикання.

Дотримання правил безпеки може знизити ризик отримання травми або загоряння від електрики.

Конспект учня (напиши у зошиті)

Коротке замикання — це стрибок напруги, який спричиняє значне перевищення сили струму, що протікає в проводі або мережі.

Коротке замикання виникає, коли електричний струм проходить по коротшому шляху, ніж передбачуваний контур ланцюга.

Запобіжник являє собою пристрій, який вимикає живлення в електричному ланцюзі, коли занадто багато електричного струму протікає через нього.

Розрізняють плавкі та автоматичні запобіжники.

Подумай та дай відповідь

• 1. Що викликає коротке замикання? Чим небезпечне коротке замикання?
• 2. Для чого потрібні запобіжники?
• 3. Яка будова плавкого запобіжника?
• 4. На які види поділяються запобіжники?
• 5. Де розташовують запобіжники?