Was genau ist ein Kurzschluss?

In meinem Buch gibt es keine Erklärung für den Ausdruck Kurzschluss, aber an vielen Stellen hat der Autor ihn verwendet. Ich hatte es gegoogelt. Einige erklären es als den Ladungsfluss entlang einer hohen Potentialdifferenz, während andere es als den Ladungsfluss entlang eines Pfades mit geringem Widerstand erklären. Was genau ist ein Kurzschluss? Eine Erklärung zusammen mit einem Diagramm wäre sehr hilfreich.

Ein Kurzschluss ist einfach und praktisch gesehen ein unerwünschter oder ungewollter Pfad, den der Strom nehmen kann und der die Routen umgeht, die Sie tatsächlich einschlagen möchten.

Dies ist normalerweise ein niederohmiger Pfad zwischen zwei Punkten mit unterschiedlichem Potential.

Zum Beispiel:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schaltplan erstellt mit CircuitLab}

In der linken einfachen LED-Schaltung fließen etwas mehr als 6 mA um den Stromkreis. Erstellen Sie einen Kurzschluss, der durch einen sehr niedrigen Widerstand dargestellt wird (kein Draht ist ein perfekter 0 Ω-Leiter), und 5000 A möchten versuchen, durch ihn zu fließen. Das sind schlechte Nachrichten für die Batterie. Die Batterie könnte explodieren. Sicher ist jedoch, dass der Innenwiderstand der Batterie den Strom begrenzt, der vorhanden sein kann, und dass ein großer Spannungsabfall an den Batterieklemmen auftritt, der dazu führt, dass der gesamte Stromkreis nicht mehr funktioniert.

Dies ist ein Kurzschluss :

Okay, das wollte ich unbedingt niederlegen. Mal sehen, ob wir Ihre Frage mit dem Rest des Raums beantworten können.

Ein Kurzschluss ist eine Verbindung zwischen zwei Elementen, die Sie nicht herstellen wollten. In den meisten Fällen ist dieses Verhalten sehr unerwartet und kann dazu führen, dass sich Ihre Schaltung nicht ordnungsgemäß verhält.

Einer der häufigsten Kurzschlüsse ist ein Draht, der zwei Punkte verbindet, die auf ein festes Potential zwischen ihnen getrieben werden (z. B. die beiden Zinken einer 120-V-Wandsteckdose, die vom Generator des Energieversorgungsunternehmens getrieben werden, um 120 V zu erhalten) AC auseinander). In diesen Fällen ist das Ergebnis normalerweise spektakulär und beinhaltet Sekundäreffekte. Wenn Sie beispielsweise ein Kabel an eine 120-V-Wandsteckdose anschließen, werden Sie schnell feststellen, dass dieses Kabel nicht wie ein ideales Kabel einen Widerstand von 0 Ohm hatte, sondern einen sehr geringen Widerstand (0,001 Ohm oder ähnliches) und lässt jetzt eine riesige Menge Strom durch ... zumindest bis es sich erwärmt und schmilzt!

Das Wichtige an den Kurzschlüssen ist, dass sie immer eine unbeabsichtigte Seite des Stromkreises betreffen. Möglicherweise verfügen Sie über ein Computer-Netzteil, das mithilfe von Transistoren ein 5-V-Signal erzeugt. Jetzt wissen wir beide, dass Transistoren nicht perfekt sind und es einige Nebeneffekte gibt, aber die Hersteller von Netzteilen sind sehr bemüht, diese Effekte zu minimieren, sodass Sie und ich einfach sagen können: "Oh, dieser Draht liefert 5 V!" Wenn Sie einen Draht verwenden, um diesen mit einer Masse (0 V) zu verbinden, erstellen wir einen Kurzschluss. Wenn Sie dieses Netzteil als perfekten 5-V-Idealspannungsgenerator modellieren, werden Sie feststellen, dass die Gleichungen einfach nicht funktionieren. Sie können eine 0V-Leitung und eine 5V-Leitung nicht mit einer idealen Leitung verbinden, da eine Leitung nur eine Spannung haben kann. Wir können das Netzteil nicht mehr als ideale Spannungsquelle modellieren.

Was passieren wird, ist, dass die Transistoren in der Stromversorgung beginnen, den Strom zu begrenzen. Typischerweise ist diese Grenze sehr hoch und kann hoch genug sein, um die Transistoren zu überhitzen. Dies kann alle möglichen unangenehmen Dinge (wie Schmelzlot) verursachen, und das Ergebnis kann leicht ein Ausfall der Stromversorgung sein!

Ein Kurzschluss ist eine bestimmte Art von Parallelschaltung, bei der bei einer Verbindung zwischen zwei beliebigen Knoten der Schaltung im Vergleich zu den anderen beiden Knoten ein signifikant niedriger Widerstand vorliegt.

Da in diesem Fall die Spannung an den beiden Knoten gleich sein sollte, teilt der Widerstand jedes Parallelschaltungspfads den Gesamtstrom durch sie. Da ein Pfad einen sehr sehr geringen Widerstand hat, fließt der größte Teil des Stroms durch diesen Pfad. Dies entzieht dem anderen Pfad häufig einen signifikanten Strom für die praktischste Verwendung.

Das heißt, ein 100-Ohm-Motor parallel zu einem 0,01-Ohm-Widerstand ist ein Kurzschluss. Ein 0,01-Widerstand parallel zu einem 0,01-Widerstand wird nicht als Kurzschluss angesehen, da die beiden Widerstände ziemlich ähnlich sind. Beachten Sie, dass ein Draht nur ein unvollständiger Leiter mit einem Widerstand ist, der typischerweise im einstelligen oder unteren Bereich liegt.

Ein Kurzschluss ist einfach eine unerwünschte Verbindung zwischen zwei Punkten eines Stromkreises. Diese unerwünschte Verbindung führt normalerweise dazu, dass sich die gesamte Schaltung auf irgendeine Weise schlecht verhält.

Ein Kurzschluss ist typischerweise ein Weg von einer Versorgung zu ihrer Rückleitung, dessen Widerstand im Verhältnis zum effektiven Serienwiderstand der Versorgung und der sie verbindenden Drähte gering ist.

Wenn sich eine Versorgung als ein Widerstand in Reihe mit einer konstanten Spannung verhält, steigt die der Versorgung entnommene Leistungsmenge mit abnehmendem Lastwiderstand, aber der Anteil der Versorgungsleistung, der die Last erreicht, steigt mit abnehmendem Lastwiderstand geht nach oben. Diese Effekte gleichen sich aus, wenn der Lastwiderstand dem angebotsseitigen Widerstand entspricht.

Wenn der Lastwiderstand im Verhältnis zum angebotsseitigen Widerstand klein ist, wird eine große Menge an Energie aus dem Angebot entnommen, aber nur sehr wenig davon gelangt tatsächlich zur Last. Ein häufiges Merkmal von Kurzschlüssen ist, dass die Leistungsmenge, die von einem kleinen Stromkreis sinnvoll eingesetzt wird, im Allgemeinen weit unter der Leistungsmenge liegt, die bei einem höheren Lastwiderstand gewonnen werden könnte.

Ein Kurzschluss ist einfach eine niederohmige Verbindung zwischen den beiden Leitern, die einen Stromkreis mit elektrischer Energie versorgt. Dies führt zu einem übermäßigen Stromfluss in der Stromquelle durch den Kurzschluss und kann sogar zur Zerstörung der Stromquelle führen. Befindet sich eine Sicherung im Versorgungsstromkreis, löst sie ihre Aufgabe und löst aus. Dadurch wird der Stromkreis geöffnet und der Stromfluss unterbrochen. 

Ein Kurzschluss kann sich in einem Gleich- oder Wechselstromkreis (DC oder AC) befinden. Wenn es sich um eine kurzgeschlossene Batterie handelt, entlädt sich die Batterie sehr schnell und erwärmt sich aufgrund des hohen Stromflusses. 

Kurzschlüsse können aufgrund der hohen Verlustleistung im Stromkreis sehr hohe Temperaturen erzeugen. Wenn ein geladener Hochspannungskondensator durch einen dünnen Draht kurzgeschlossen wird, führt der daraus resultierende enorme Strom- und Leistungsverlust dazu, dass der Draht tatsächlich explodiert. 

Wenn Sie von Ihrem Haus sprechen, werden Sie feststellen, dass Ihre Leistungsschalter beispielsweise für 10 A, 20 A und 100 A für die Hauptleistungsschalter ausgelegt sind.

Alles, was Sie anschließen, um zu sagen, dass der 10-Ampere-Stromkreis nicht mehr als 10 Ampere verbrauchen darf, da sonst der Leistungsschalter auslöst. Wenn Sie sich das Gerät ansehen, das Sie anschließen, werden Sie wahrscheinlich darüber informiert, wie viel Strom es verbraucht. Beispielsweise kann ein Radio 2,5 Ampere verbrauchen. Das Radio ist eine Last, und elektrische Potentiale (120 Volt oder manchmal als 117 Volt oder 110 Volt bezeichnet) an der Steckdose liefern Strom durch eine Last, dh durch einen Widerstand, der den Strom begrenzt.

Vergessen Sie für einen Moment, dass der Wechselstromwiderstand unter Berücksichtigung von Kapazität, Induktivität UND Widerstand berechnet werden muss. Der Wechselstromwiderstand wird Impedanz genannt, es wird jedoch angenommen, dass die gesamte Last des Funkgeräts ohmsch ist. Es verbraucht 2,5 Ampere, aber wenn Sie jetzt das Radio ausstecken und ein einzelnes Stück Kabel in die Steckdose stecken, um das heiße und das neutrale Kabel miteinander zu verbinden, wird der Strom unendlich hoch (oder vielleicht 1000 Ampere), weil es ein fast unermessliches gibt Widerstand in diesem kleinen Stück Draht. Der Leistungsschalter löst aufgrund dieses hohen Stroms aus.
Das kleine Stück Draht ist ein direkter Kurzschluss, den Sie niemals machen wollen. Angenommen, eine Komponente im Radio verliert ihren Widerstand und verwandelt sich in ein Stück Draht. Dann haben Sie einen Kurzschluss im Radio und der 10-Ampere-Schutzschalter löst aus. Eine einzigartige Eigenschaft einer Glühbirne ist, dass man sie als "Stück Draht" (das Filament) betrachten kann, sie sich jedoch in einer Spule befindet (schauen Sie sich ein Filament genau an, sie ist nicht gerade, sondern gewickelt), die eine Induktivität liefert, die den Strom begrenzt, ähnlich zu einem Widerstand, aber auch anders als zu einem Widerstand, und auch das Filament befindet sich in einem Vakuum, das keinen Sauerstoff liefert, so dass das Filament "brennt", aber lange hält.