الائتمان: Exploratorium قم بإنشاء تجربة دائرة كهربائية قصيرة مع بطارية وطول سلك التوصيل.في الأسلاك السكنية ، وهذا المصطلح دائرة مقصورة يمكن تعريفه على أنه أي موقف يتم فيه تحويل التيار الموجود في الأسلاك الثابتة للدائرة إلى مسار غير متوقع ليس له مقاومة. إنه في الأساس حالة "تسرب" التيار الكهربائي خارج الأسلاك الثابتة والتدفقات حيث لم يكن الغرض منه. مصطلح "ماس كهربائى" هو في الواقع دقيق للغاية ، لأن هذا المسار غير المقصود ، العرضي هو في الواقع دائرة "أقصر" من دائرة قياسية - التيار الحالي يتجاوز أسلاك الدائرة لإنشاء مسار أقصر للوصول إلى وجهته النهائية.
من خلال هذا التعريف ، يمكن اعتبار خطأ الأرض تقنيًا كأحد أنواع الدوائر القصيرة ، حيث يجد التيار في سلك ساخن طريقًا أقصر إلى الأرض. ومع ذلك ، في عالم الأسلاك السكنية الخاص بالكهربائي ، عادةً ما يتم حجز مصطلح ماس كهربائى لوصف الموقف عندما يلمس سلك ساخن مباشرة محايد الأسلاك.
- أ خطأ الأرض يحدث في الدوائر السكنية عندما يتصل سلك ساخن بالسلك الأرضي أو عنصر أرضي ، مثل صندوق معدني ، ثم تتدفق الكهرباء فورًا إلى الأرض. تتدفق كمية هائلة من التيار أثناء الصدع الأرضي - بما يكفي لتسبب الصعق بالكهرباء والحرائق. يحدث خطر الصعق بالكهرباء إذا كان الشخص على اتصال بهذا المسار الأرضي الذي يتدفق به التيار.
- أ دائرة مقصورة يحدث عندما يتصل الأسلاك الساخنة محايد سلك دون المرور عبر تحميل مقاوم. تتدفق كمية كبيرة من التيار أيضًا خلال دائرة كهربائية قصيرة ، ويمكنها توليد ما يكفي من الحرارة لبدء الحريق ، لكنها نادراً ما تسبب صعق كهربائي. السبب في عدم حدوث ذلك هو أن التيار يبقى داخل الدائرة الكهربائية ولا يتسرب ، كما يحدث عندما يحدث خطأ أرضي. ومع ذلك ، هذا لا يعني أن القصير لا يمكن أن يسبب إصابات.
تجربة ماس كهربائى
يمكنك إظهار دائرة كهربائية قصيرة لنفسك باستخدام بطارية ذات 6 فولت وطول قصير للأسلاك الكهربائية ذات المقياس 12 وزوج من الزردية المعزولة. قم بثني السلك في شكل حرف U والذي يسمح له بلمس كلا طرفي البطارية في نفس الوقت. أمسك السلك بالزردية ولمس المحطات. بناءً على حالة البطارية ، من المحتمل أن ترى شرارة ، وعندما تزيل السلك ، ستلاحظ أن البطارية والبطارية ساخنة. (ملحوظة: لا تقم بإجراء هذه التجربة باستخدام بطارية أكبر ، مثل بطارية السيارة ذات 12 فولتًا ، حيث يمكن أن تتلف.)
لقد أنشأت دائرة كهربائية قصيرة من خلال توفير مسار منخفض المقاومة لتدفق الكهرباء مباشرة بين أطراف البطارية. يولد التيار المستمر حرارة مقاومة في السلك ، وإذا حدث نفس الشيء في دارات التيار المتردد المنزلية بجهد 120 فولت ، فمن المحتمل أن تكون الحرارة كافية لإذابة عزل الأسلاك. هذا خطير ، ولكنه ليس خطيرًا مثل الانحناء الكهربائي الذي كان سيحدث بين الأسلاك.
الائتمان: Shedu / iStock / GettyImages - تشترك القدرة على الخروج من دائرة كهربائية قصيرة مع البرق من السحابة إلى السحابة.الخطر الأكبر المصاحب للدوائر القصيرة هو الانحناء الكهربائي ، الذي يحدث عندما لا تكون الموصلات ملامسة بالفعل ، لكنها قريبة بما فيه الكفاية للسماح للكهرباء للقفز عبر فجوة الهواء التي تفصل بينها. الشرر الناتج هو البرق بشكل أساسي ، ومثل البرق ، يمكنه تسخين الهواء لدرجة حرارة عالية يبعث على السخرية مماثلة لتلك الموجودة على سطح الشمس. يمكن أن تبخر المعدن ، بحيث يمكن لأي شخص قريب من وميض القوس إصابة أو إصابة خطيرة.
كيف تحدث دائرة كهربائية قصيرة
يحمل السلك الساخن في الدوائر السكنية الشحنة الكهربائية من مصدر الطاقة ، ويعود السلك المحايد الشحنة إلى المصدر. تسعى الكهرباء في السلك الساخن باستمرار إلى العودة إلى المصدر أو إلى الأرض ، باتباع الطريق الذي حددته أسلاك الدوائر الساخنة والمحايد وأي مصابيح أو مصابيح إضاءة أو أجهزة متصلة بهذه الدائرة. طالما أن هذا التيار محصور في أسلاك محمية بالعزل ، فلا توجد مشاكل. يتم ترويض الكهرباء بشكل فعال عن طريق الأسلاك التي توفر مقاومة للتدفق غير المنضبط للكهرباء.
يتطلب كل جهاز كهربائي الكهرباء للقيام بالعمل ، وهذا العمل ينطوي على مقاومة كهربائية ، مما يحد من التدفق الحالي. ولكن إذا لامس السلك الساخن السلك المحايد دون المرور خلال حمولة ، تصبح المقاومة فجأة منخفضة للغاية ، مما يجعل التدفق الحالي مرتفعًا للغاية.
- ملاحظة تقنية: نظرًا لأن الجهد الكهربي (V) في الدائرة السكنية يبلغ 120 فولتًا ثابتًا ، فإن التيار (I) والمقاومة (R) لهما علاقة عكسية وفقًا لقانون أوم ، V = IR.
يُعرف هذا التدفق المفاجئ دون عوائق من السلك الساخن إلى المسار المحايد ، الذي يُقطع دون أي حمل مقاوم ، بالدارة القصيرة. يمكن أن يحدث موقف دائرة قصر لعدة أسباب:
- قد يتم ارتداء المواد العازلة التي تفصل بين الأسلاك الساخنة والمحايد عن العمر ، مما يسمح للأسلاك بالاتصال.
- قد يكون السلك الساخن المحايد أو غير المتصل بشكل جيد مفكوكًا عن أي مصباح أو مخرج ضوئي ولمس الآخر.
- على سدادة رطبة ، قد تنتقل الكهرباء من شق إلى آخر عبر الماء.
- قد يتعرض السلك الكهربائي لأضرار تكشف الأسلاك وتسمح للساخنة باللمس بالأسلاك المحايدة.
- قد يكون سلك الجهاز الداخلي خاطئًا ، مما يتيح لمس الأسلاك الساخنة الداخلية والأسلاك المحايدة. إذا قمت بتوصيل مصباح أو أي جهاز آخر واجهت الشرر أو قاطع الدائرة المتعثر ، فقد يكون هناك نقص في الجهاز نفسه.
ائتمان: itsarasak thithuekthak / iStock / GettyImages يمكن أن يؤدي الخروج من دائرة كهربائية قصيرة إلى إذابة المقابس والمنافذ.عادة ما تكون هناك شرارات عند حدوث فترة قصيرة ، لأن الأسلاك ليست في اتصال دائم. تولد الشرر حرارة كافية لإذابة الأجهزة البلاستيكية ، مثل المخارج والمفاتيح والمقابس ، ولإشعال المواد القابلة للاشتعال في المنطقة المجاورة.
أجهزة السلامة التي تمنع الضرر من الدوائر القصيرة
يحتوي كل منزل على لوحة قواطع ، وتم تصميم القواطع للكشف عن التدفق الحالي العالي بشكل غير طبيعي وإيقاف الطاقة عند حدوثها. إذا كانت دائرة كهربائية قصيرة ، فإن الكسارة ستزول ولن تتمكن من إعادة ضبطها حتى تجد الدائرة القصيرة وإصلاحها. تم تصميم مخرج أو قاطع الدائرة GFCI (قاطع التيار الكهربائي الأرضي) بشكل أساسي للكشف عن الحالات الشاذة الحالية المرتبطة بالأعطال الأرضية ، ولكن ، مثل جميع القواطع ، سوف يتم إيقافها أيضًا عند حدوث دائرة كهربائية قصيرة.
ائتمان: تقوم قواطع ومنافذ Elite AnalysisAFCI باكتشاف سبب الانحناء بواسطة دوائر قصيرة وقوة قتل.لا يعد أي من هذين الجهازين حساسًا لدائرة كهربائية قصيرة مثل مخرج أو قاطع الدائرة AFCI (قاطع التيار الصدغي للقوس). عادةً ما يكون الانحناء من دائرة كهربائية متقطعة ، وقد تفوتها أداة GFCI أو قواطع دوائر تقليدية. ومع ذلك ، تم تصميم AFCI للكشف عن الشذوذ إشارة معينة الناجمة عن الانحناء ، وسوف تغلق حالما يفعل. لهذا السبب ، يتطلب الكود الكهربائي بشكل متزايد منافذ AFCI في المواقع الاستراتيجية في المنازل والمؤسسات التجارية. تقدم الآن العديد من الشركات المصنعة منافذ تركيبة وقواطع دوائر GFCI / AFCI
الانحناء الكهربائي ليس سيئًا دائمًا
إذا كنت تستطيع التحكم في الحرارة المتولدة أثناء وميض القوس ، يمكنك وضعه في مجموعة متنوعة من الاستخدامات. هذا هو المبدأ وراء اللحام بالقوس والمقاومة.
في دائرة اللحام بالقوس الأساسية ، يتم توصيل المعدن المراد لحامه - العمل - بواسطة سلك بمصدر طاقة يتصل به قضيب اللحام أيضًا. عندما يقوم اللحام بتحريك القضيب بالقرب من العمل ، تحدث دائرة كهربائية قصيرة تؤدي إلى تقوس الكهرباء بين القضيب والعمل. يولد هذا درجات حرارة تتراوح بين 6500 درجة فهرنهايت ، وهي ساخنة بدرجة تكفي لإذابة المعدن بحيث يمكن أن تندمج في قطعة معدنية أخرى تقع أيضًا في نطاق القوس.
الائتمان: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImages يستخدم اللحامون الحرارة من الانحناء الكهربائي إلى الصمامات المعدنية.تم استخدام التقوس الكهربائي في المصابيح الكهربائية المبكرة حتى يتم استبدالها بخيوط متوهجة. لا يزال يستخدم في بعض المصابيح المتوهجة الحديثة عند الحاجة إلى مصدر ضوء ساطع بشكل خاص ، أو أحد المصادر التي تقارب الضوء من الشمس عن قرب. يعتمد لون القوس على مواد الإلكترود ، لذلك يمكن للباحثين تحليل طيف القوس الذي تم إنشاؤه بواسطة زوج من الأقطاب الكهربائية لتحديد المواد الموجودة في الأقطاب الكهربائية.
تظهر هذه التطبيقات وغيرها أن الانحناء الكهربائي الناجم عن الدوائر القصيرة قد يكون خطيرًا ، لكنه ليس سيئًا دائمًا.
