อะไรคือไฟฟ้าลัดวงจร

ในหนังสือของฉันไม่มีคำอธิบายของวลีลัดวงจร แต่ในหลาย ๆ ที่ผู้เขียนใช้มัน ฉัน googled มัน บางคนอธิบายว่ามันเป็นการไหลของประจุไฟฟ้าไปตามความต่างศักย์สูงในขณะที่บางตัวอธิบายว่ามันเป็นการไหลของประจุไฟฟ้าไปตามทางต้านทานต่ำ อะไรคือไฟฟ้าลัดวงจร คำอธิบายพร้อมกับแผนภาพจะมีประโยชน์มาก

ในแง่ง่ายและปฏิบัติลัดวงจรเป็นเส้นทางที่ไม่พึงประสงค์หรือไม่ได้ตั้งใจซึ่งปัจจุบันสามารถข้ามเส้นทางที่คุณต้องการให้เป็นจริงได้

นี่เป็นเส้นทางต้านทานต่ำระหว่างจุดสองจุดที่มีศักยภาพต่างกัน

ตัวอย่างเช่น

^{จำลองวงจรนี้ - แผนผังที่สร้างโดยใช้CircuitLab}

ในวงจร LED ด้านซ้ายเรียบง่ายวงจรที่มีขนาด 6 mA ไหลเวียนอยู่รอบ ๆ สร้างไฟฟ้าลัดวงจรซึ่งมีความต้านทานต่ำมาก (ไม่มีลวดเป็นตัวนำ 0 perfect ที่สมบูรณ์แบบ) และ 5,000 A ต้องการลองไหลผ่านมัน นั่นเป็นข่าวร้ายสำหรับแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ระเบิดได้ดี แม้ว่าจะมีอะไรแน่นอนความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะ จำกัด กระแสไฟฟ้าที่มีอยู่และแรงดันไฟฟ้าตกมากจะเห็นที่ขั้วของแบตเตอรี่ทำให้วงจรทั้งหมดหยุดทำงาน

นี่คือการลัดวงจร :

โอเคนั่นคือสิ่งที่ฉันต้องการวางลง เรามาดูกันว่าเราสามารถตอบคำถามของคุณกับส่วนที่เหลือได้ไหม

ลัดวงจรคือการเชื่อมต่อระหว่างสององค์ประกอบที่คุณไม่ได้ตั้งใจจะเชื่อมต่อ ในกรณีส่วนใหญ่พฤติกรรมนี้ไม่คาดคิดสูงและมีแนวโน้มที่จะทำให้วงจรของคุณทำงานไม่ถูกต้อง

หนึ่งในวงจรลัดที่พบมากที่สุดคือลวดที่เชื่อมต่อสองจุดที่ถูกผลักดันให้มีศักยภาพคงที่ระหว่างพวกเขา (เช่นสองง่ามของซ็อกเก็ตผนัง 120V ซึ่งถูกขับเคลื่อนโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ บริษัท พลังงานจะอยู่ที่ 120V แยก AC) ในกรณีเหล่านี้ผลลัพธ์มักจะน่าตื่นเต้นและมีผลรอง ตัวอย่างเช่นหากคุณวางสายไฟผ่านเต้ารับ 120V คุณจะพบว่าสายนั้นไม่มีความต้านทาน 0ohm เช่นลวดในอุดมคติ แต่ค่อนข้างจะมีความต้านทานน้อยมาก (0.001ohm หรือคล้ายกัน) และ ตอนนี้ยอมให้กระแสจำนวนมหาศาลไหลผ่านมัน ... อย่างน้อยก็จนกว่ามันจะร้อนขึ้นและละลาย!

สิ่งสำคัญเกี่ยวกับการลัดวงจรก็คือพวกเขามักจะเกี่ยวข้องกับแง่มุมของวงจร คุณอาจมีแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์ที่สร้างสัญญาณ 5V โดยใช้ทรานซิสเตอร์ ตอนนี้เราทั้งคู่รู้แล้วว่าทรานซิสเตอร์มีความไม่สมบูรณ์และมีผลรองบางอย่าง แต่ผู้ผลิตพาวเวอร์ซัพพลายต้องใช้ความพยายามอย่างมากในการลดผลกระทบเหล่านี้เพื่อที่คุณและฉันจะสามารถพูดว่า "โอ้ลวดนี้ส่ง 5V!" เมื่อคุณใช้สายเพื่อเชื่อมต่อสิ่งนี้กับกราวด์ (0V) เราจะสร้างตัวย่อ หากคุณกำลังสร้างแบบจำลองแหล่งจ่ายไฟนี้เป็นเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติแบบ 5V คุณจะพบว่าสมการไม่ทำงาน คุณไม่สามารถเชื่อมต่อสาย 0V และสาย 5V ด้วยลวดในอุดมคติได้เนื่องจากลวดสามารถมีแรงดันไฟฟ้าได้เพียงเส้นเดียวเท่านั้น เราไม่สามารถจำลองแหล่งจ่ายไฟเป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าในอุดมคติ

สิ่งที่จะเกิดขึ้นคือทรานซิสเตอร์ในแหล่งจ่ายไฟจะเริ่ม จำกัด กระแส โดยทั่วไปแล้วข้อ จำกัด นี้จะสูงมากและอาจสูงพอที่จะเริ่มทรานซิสเตอร์ร้อนเกินไป สิ่งนี้สามารถทำทุกสิ่งที่น่ารังเกียจ (เช่นละลายประสาน) และผลที่ได้อาจเป็นความล้มเหลวของแหล่งจ่ายไฟ!

การลัดวงจรเป็นประเภทของวงจรขนานที่เฉพาะเจาะจงซึ่งการเชื่อมต่อระหว่างสองโหนดที่กำหนดของวงจรมีความต้านทานต่ำอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับอีกสอง

ในกรณีนี้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าควรเท่ากันที่สองโหนดความต้านทานของแต่ละเส้นทางวงจรขนานจะแบ่งกระแสรวมผ่านพวกเขา เนื่องจากเส้นทางหนึ่งมีความต้านทานต่ำมากกระแสจำนวนมากจะผ่านเส้นทางนั้น สิ่งนี้มักกีดกันเส้นทางอื่นของกระแสที่มีนัยสำคัญใด ๆ สำหรับการใช้งานในทางปฏิบัติมากที่สุด

นั่นคือมอเตอร์ 100 โอห์มขนานกับตัวต้านทาน 0.01 โอห์มจะเป็นไฟฟ้าลัดวงจร ตัวต้านทาน 0.01 ขนานกับตัวต้านทาน 0.01 จะไม่ถูกพิจารณาว่าเป็นไฟฟ้าลัดวงจรเนื่องจากความต้านทานสองตัวนั้นมีความคล้ายคลึงกัน หมายเหตุลวดเป็นเพียงตัวนำที่ไม่สมบูรณ์ซึ่งมีความต้านทานอยู่ในช่วงหลักเดียวหรือต่ำกว่า

การลัดวงจรเป็นเพียงการเชื่อมต่อที่ไม่ต้องการระหว่างสองจุดในวงจร การเชื่อมต่อที่ไม่ต้องการนี้มักจะทำให้วงจรโดยรวมทำงานผิดปกติอย่างใด

โดยทั่วไปวงจรลัดจะเป็นเส้นทางจากแหล่งจ่ายไฟไปยังแหล่งจ่ายคืนซึ่งความต้านทานมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับค่าความต้านทานแบบอนุกรมที่มีประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายและสายเชื่อมต่อ

หากแหล่งจ่ายไฟทำงานเป็นตัวต้านทานแบบอนุกรมที่มีแรงดันคงที่ปริมาณพลังงานที่ดึงออกมาจากแหล่งจ่ายจะเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานโหลดลดลง แต่ส่วนของกำลังไฟที่มาถึงโหลดจะเพิ่มขึ้นตามความต้านทานโหลด ขึ้นไป. ผลกระทบเหล่านี้จะสมดุลเมื่อความต้านทานโหลดตรงกับความต้านทานด้านอุปทาน

หากความต้านทานโหลดมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับความต้านทานด้านอุปทานพลังงานจำนวนมากจะถูกดึงออกมาจากแหล่งจ่าย แต่น้อยมากที่จะนำไปใช้กับโหลด ลักษณะทั่วไปของการลัดวงจรคือปริมาณพลังงานที่ใช้งานอย่างมีประโยชน์โดยวงจรขนาดเล็กโดยทั่วไปจะต่ำกว่าปริมาณพลังงานที่สามารถเก็บเกี่ยวได้หากความต้านทานโหลดสูงกว่า

การลัดวงจรเป็นเพียงการเชื่อมต่อความต้านทานต่ำระหว่างตัวนำทั้งสองที่จ่ายพลังงานไฟฟ้าให้กับวงจรใด ๆ ส่งผลให้เกิดกระแสไฟเกินในแหล่งพลังงานผ่าน 'สั้น' และอาจทำให้แหล่งพลังงานถูกทำลาย หากฟิวส์อยู่ในวงจรจ่ายไฟมันจะทำงานและระเบิดออกเปิดวงจรและหยุดการไหลของกระแสไฟฟ้า 

ไฟฟ้าลัดวงจรอาจอยู่ในวงจรกระแสตรงหรือกระแสสลับ (DC หรือ AC) หากเป็นแบตเตอรี่ที่ shorted แบตเตอรี่จะคายประจุออกอย่างรวดเร็วและจะร้อนขึ้นเนื่องจากกระแสไฟฟ้าสูง 

ลัดวงจรสามารถสร้างอุณหภูมิสูงมากเนื่องจากการกระจายพลังงานสูงในวงจร หากตัวเก็บประจุประจุไฟฟ้าแรงสูงลัดวงจรโดยเส้นลวดบาง ๆ กระแสที่เกิดขึ้นอย่างมากและการกระจายพลังงานจะทำให้ลวดเกิดการระเบิดจริง 

หากคุณกำลังพูดถึงบ้านของคุณคุณจะสังเกตเห็นว่าเบรกเกอร์ของคุณได้รับการจัดอันดับเช่น 10 แอมป์, 20 แอมป์และ 100 แอมป์สำหรับเบรกเกอร์วงจรหลัก

อะไรก็ตามที่คุณเสียบเข้าไปเพื่อบอกว่าวงจร 10 แอมป์ควรวาดไม่เกิน 10 แอมป์หรือตามปกติมันจะไปที่ตัวเบรก หากคุณดูอุปกรณ์ที่คุณเสียบอยู่มันอาจจะบอกคุณได้ว่ากระแสไฟนั้นดึงเข้ามามากแค่ไหนเช่นวิทยุอาจจะดึง 2.5 แอมป์ วิทยุเป็นโหลดและศักย์ไฟฟ้า (120 โวลต์หรือบางครั้งกำหนดเป็น 117 โวลต์หรือ 110 โวลต์) ที่ซ็อกเก็ตให้กระแสไฟฟ้าผ่านโหลดนั่นคือผ่านตัวต้านทานซึ่ง จำกัด กระแส

ลืมไปชั่วครู่ว่าต้องคำนวณความต้านทาน AC โดยคำนึงถึงความจุตัวเหนี่ยวนำและความต้านทาน ความต้านทาน AC เรียกว่าอิมพีแดนซ์ แต่เพียงสมมติว่าโหลดของวิทยุนั้นมีความต้านทานทั้งหมด มันดึง 2.5 แอมป์ แต่ตอนนี้ถ้าคุณถอดปลั๊กวิทยุและติดสายหนึ่งชิ้นเข้าไปในเต้าเสียบเพื่อเชื่อมต่อความร้อนและเป็นกลางเข้าด้วยกันกระแสจะยิงได้ไม่ จำกัด (หรืออาจจะเป็น 1,000 แอมป์) ความต้านทานในชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของลวด การเดินทางเบรกเกอร์เนื่องจากปัจจุบันสูง
ลวดเส้นเล็ก ๆ คือไฟฟ้าลัดวงจรซึ่งคุณไม่ต้องการทำ และสมมติว่าส่วนประกอบภายในวิทยุสูญเสียคุณภาพความต้านทานและเปลี่ยนเป็นสายไฟคุณไปคุณมีไฟฟ้าลัดวงจรภายในวิทยุและการเดินทางเบรกเกอร์ 10 แอมป์ คุณสมบัติที่ไม่เหมือนใครของหลอดไฟคือคุณสามารถพิจารณามันเป็น "ชิ้นส่วนของเส้นลวด" (ใย) ​​แต่มันอยู่ในขดลวด (ดูที่ไส้หลอดอย่างใกล้ชิดมันไม่ตรง แต่ขดเป็นขด) ซึ่งให้การเหนี่ยวนำที่ จำกัด กระแส ถึงตัวต้านทาน แต่ก็แตกต่างจากตัวต้านทานและใยอยู่ในสุญญากาศซึ่งไม่ให้ออกซิเจนดังนั้นไส้ "ไหม้" แต่ใช้เวลานาน