Zwarcie
Podstawy programowe: KS3, cycle 4, Sek I
Cel¶
Zobaczyć, co dzieje się przy zwarciu i jak działa zabezpieczenie.
Układ¶
Źródło 6 V i żarówka 6 V / 3 W; równolegle do żarówki jest podłączony rozwarty wyłącznik. Żarówka świeci.
Przebieg doświadczenia¶
- Zamknąć wyłącznik.
- Spojrzeć na żarówkę i na wskaźnik zasilania źródła.
- Rozewrzeć wyłącznik i włączyć źródło przyciskiem zasilania.
Oczekiwany wynik
Zamknięty wyłącznik zwiera zaciski żarówki: prąd omija żarówkę i żarówka gaśnie. Natężenie prądu ograniczają tylko opór wewnętrzny źródła (0,5 Ω) i kable, a prąd osiąga około 10 A. Zabezpieczenie źródła przed przeciążeniem wyłącza je przy natężeniu powyżej 3 A: przycisk zasilania się wyłącza, a wskaźnik miga na czerwono. Źródło znów zadziała dopiero po ręcznym włączeniu.
Pytania¶
- Dlaczego przy zwarciu prąd jest tak duży?
- Jakie urządzenie w domowej instalacji elektrycznej pełni rolę takiego zabezpieczenia?
Odpowiedzi
- Zamknięty wyłącznik omija żarówkę, której rozgrzane włókno o oporze około 12 Ω utrzymywało natężenie prądu w pobliżu 0,5 A. Zostaje opór wewnętrzny źródła, 0,5 Ω, i kable, więc \(I = U / R\) daje najwyżej 6 V / 0,5 Ω = 12 A, a z kablami około 10 A.
- Wyłącznik nadprądowy w tablicy rozdzielczej albo bezpiecznik topikowy w starszych instalacjach. Podobnie jak zabezpieczenie źródła, wyłącznik nadprądowy wyłącza się przy przeciążeniu lub zwarciu i trzeba go ponownie włączyć ręcznie.