Cyberphysik – Kurzschlüsse

Sie müssen sich der Auswirkungen und Gefahren von Kurzschlüssen an KS3 und GCSE bewusst sein. Auf ‚A‘ -Ebene müssen Sie verstehen, warum die Komponenten so wenig Strom erhalten. Siehe unten für die Erklärung.

Ein Kurzschluss ist ein niederohmiger Pfad, dem der Strom folgen soll. Es lässt den größten Teil des Stroms durch diesen einfachen Weg fließen und sehr wenig fließt dann durch die Komponente, die es kurzschließt. Sie werden feststellen, dass kurzgeschlossene Glühbirnen ausgehen oder sehr schwächer werden, Motoren hören auf sich zu drehen und Lautsprecher hören auf, Ton zu erzeugen.

Hier messen wir den Spannungsabfall über jede Lampe. Sie sind gleich Widerstand in Reihe und so teilen sie die Spannung von der Versorgung und erhalten jeweils 4,5 V.

Hier wurde die eine Glühbirne ‚kurzgeschlossen‘. Es ist parallel zu einer Litze und daher erhält die Glühlampen- und Drahtkombination mit einem sehr geringen kombinierten Widerstand kaum einen Anteil an der Spannung. all.It daher ‚erlischt‘ und leuchtet überhaupt nicht auf. Die andere Lampe bezieht fast die gesamte Spannung aus der Batterie – sie ist daher heller als die beiden in der vorherigen Schaltung. Der Spannungsabfall darüber misst die vollen 9V am Voltmeter.

Kurzschlüsse können dazu führen, dass sehr hohe Ströme in Stromversorgungen oder in Leitungen fließen, die nicht für eine solche Last ausgelegt sind. Dies kann zu sehr heißen Drähten und zur Entstehung einer Brandgefahr führen. Es kann zu Schäden an Bauteilen kommen.

Stromkreise enthalten normalerweise eine Sicherung, die ‚durchbrennt‘, wenn ein ‚Kurzschluss‘ zu viel Strom verursacht. Der hohe Strom bewirkt, dass der Sicherungsdraht schmilzt und eine Lücke im Stromkreis bildet, die Verbindung unterbricht und den Stromfluss stoppt, bevor ein Feuer auftritt oder eine teure Komponente durchbrennt. Eine Sicherung schützt daher sowohl das Gerät als auch die Brandgefahr.

Versuchen Sie, Komponenten an Croc-Clips kurzzuschließen……

Warum treten Kurzschlüsse auf?

Wenn die Komponenten parallel sind, hat die Kombination einen geringeren Widerstand als eine der beiden Komponenten.

Wenn also eine Komponente parallel zu einem leitenden Drahtstück ist, hat die kurzgeschlossene Komponentenkombination einen geringeren Widerstand als die Komponente oder das Drahtstück allein, und daher ist die kurzgeschlossene Komponente Teil einer Kombination, die weniger Widerstand hat als ein Verbindungsdraht!.Es wird daher einen sehr geringen Anteil an der Spannung in der Litze erhalten (es sei denn, es ist für sich allein…. dann bekommt es das los sowieso!).

Wenn eine Glühbirne in Reihe mit anderen kurzgeschlossen wird, ist es, als ob sie überhaupt nicht in den Strang angeschlossen wäre. Es bekommt praktisch keinen Anteil des Potentialabfalls von der Batterie und daher sehr wenig Strom und es leuchtet nicht auf. Der Strom im Strang steigt an (da der Widerstand des Strangs abgenommen hat) und die anderen Glühbirnen leuchten heller (als wenn sie überhaupt nicht angeschlossen wären).

Wenn eine Glühbirne allein in einem Strang kurzgeschlossen wird, erhält sie immer noch den vollen Potentialabfall von der Batterie, aber in einer solchen parallelen Anordnung fließt der größte Teil des großen Stroms, der von der Batterie gezogen wird, durch den Strang mit dem niedrigsten Widerstand – den Kurzschlussdraht. Der Draht bekommt den Löwenanteil und die Komponente bekommt praktisch keine und die Energie aus der Batterie wird schnell abgelassen. Ein so großer Strom fließt, dass die Batterie und die Drähte sehr heiß werden. Dies kann einen Brand verursachen! Wenn Sie eine einzelne Komponente kurzschließen, wenn Sie an ein Labor angeschlossen sind, löst der Sicherheitsschalter aus und verhindert, dass der gefährlich hohe Strom ein Problem verursacht.

LOJ (bewertet Mai 2005)