Номер 4, страница 172 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

4. Что понимают под силой тока короткого замыкания?

Под силой тока короткого замыкания понимают силу тока, возникающую в электрической цепи при условии, что внешнее сопротивление цепи пренебрежимо мало. Короткое замыкание (КЗ) происходит, когда полюса источника тока соединяются напрямую проводником с очень низким сопротивлением, минуя основную нагрузку (потребитель электроэнергии).

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

При коротком замыкании внешнее сопротивление $R$ становится близким к нулю ($R \approx 0$). В этом предельном случае сила тока достигает своего максимального возможного значения для данного источника. Этот ток и называется током короткого замыкания ($I_{кз}$): $I_{кз} = \frac{\mathcal{E}}{0 + r} = \frac{\mathcal{E}}{r}$

Таким образом, ток короткого замыкания ограничен только ЭДС и внутренним сопротивлением самого источника. Так как внутреннее сопротивление источников тока (например, аккумуляторов, генераторов, трансформаторов) обычно очень мало, ток короткого замыкания может в десятки, сотни и даже тысячи раз превышать номинальный рабочий ток цепи.

Такой значительный ток представляет большую опасность: согласно закону Джоуля-Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$), выделяемое в проводниках количество теплоты резко возрастает, что приводит к их перегреву, плавлению изоляции, возникновению пожара и повреждению источника питания. Для защиты цепей от последствий короткого замыкания применяют специальные устройства, такие как плавкие предохранители и автоматические выключатели.

Ответ: Сила тока короткого замыкания — это максимальная сила тока, которую способен создать источник в цепи, определяемая отношением его ЭДС к его внутреннему сопротивлению ($I_{кз} = \mathcal{E}/r$). Она возникает, когда внешнее сопротивление цепи становится пренебрежимо малым ($R \to 0$).