Номер 3, страница 172 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

3. Какой режим работы электрической цепи соответствует короткому замыканию?

Решение

Короткое замыкание (КЗ) — это режим работы электрической цепи, который возникает, когда сопротивление внешней цепи $R$ становится очень малым, в идеальном случае — равным нулю ($R \approx 0$). Это происходит, когда нагрузка в цепи (например, электроприбор) шунтируется (обходится стороной) проводником с пренебрежимо малым сопротивлением, и ток начинает течь напрямую от одного полюса источника к другому.

Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $I$ определяется выражением: $I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$ где $\mathcal{E}$ — электродвижущая сила (ЭДС) источника тока, $R$ — сопротивление внешней цепи (нагрузки), а $r$ — внутреннее сопротивление источника.

В режиме короткого замыкания, когда внешнее сопротивление $R$ стремится к нулю ($R \to 0$), сила тока в цепи резко возрастает и достигает своего максимального значения, называемого током короткого замыкания $I_{кз}$: $I_{кз} \approx \frac{\mathcal{E}}{r}$

Такой режим является аварийным и крайне опасным. Многократное увеличение силы тока приводит к выделению огромного количества теплоты в проводниках (согласно закону Джоуля-Ленца), что может вызвать их перегрев, расплавление, повреждение изоляции и, как следствие, возгорание или взрыв. Для защиты цепей от последствий коротких замыканий применяют специальные устройства, такие как плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Ответ: Короткому замыканию соответствует аварийный режим работы электрической цепи, при котором сопротивление внешней нагрузки становится близким к нулю ($R \approx 0$), что приводит к резкому увеличению силы тока в цепи до максимального значения, определяемого ЭДС и внутренним сопротивлением источника.