Chính xác thì ngắn mạch là gì?

Trong cuốn sách của tôi không có lời giải thích về cụm từ ngắn mạch nhưng tại nhiều nơi tác giả đã sử dụng nó. Tôi đã googled nó. Một số người giải thích nó là dòng điện tích dọc theo sự khác biệt tiềm năng cao trong khi những người khác giải thích nó là dòng điện tích dọc theo đường sức cản thấp. Chính xác thì ngắn mạch là gì? Một lời giải thích cùng với một sơ đồ sẽ rất hữu ích.

Nói một cách đơn giản và thực tế, ngắn mạch là một con đường không mong muốn hoặc không chủ ý mà hiện tại có thể đi mà bỏ qua các tuyến đường mà bạn thực sự muốn nó đi.

Đây thường là đường kháng cự thấp giữa hai điểm có tiềm năng khác nhau.

Ví dụ:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Trong mạch LED đơn giản bên trái, chỉ hơn 6 mA đang chảy quanh mạch. Tạo một mạch ngắn, được biểu thị bằng điện trở rất thấp (không có dây nào là dây dẫn 0 perfect hoàn hảo) và 5000 A muốn thử chạy qua nó. Đó là tin xấu cho pin. Pin cũng có thể phát nổ. Tuy nhiên, điều chắc chắn là điện trở bên trong của pin sẽ hạn chế dòng điện có thể tồn tại và sự sụt giảm điện áp lớn sẽ được nhìn thấy ở các cực của pin khiến toàn bộ mạch ngừng hoạt động.

Đây là một mạch ngắn :

Được rồi, đó là những gì tôi thực sự muốn đặt xuống. Hãy xem liệu chúng tôi có thể trả lời câu hỏi của bạn với phần còn lại của không gian không.

Đoản mạch là kết nối giữa hai yếu tố mà bạn không có ý định kết nối. Trong hầu hết các trường hợp, hành vi này rất bất ngờ và có xu hướng khiến mạch của bạn hoạt động không đúng.

Một trong những mạch ngắn phổ biến nhất là một dây kết nối hai điểm đang được dẫn đến một điện thế cố định giữa chúng (chẳng hạn như hai đầu của ổ cắm tường 120V, được điều khiển bởi máy phát điện tại công ty điện lực để duy trì 120V AC cách nhau). Trong những trường hợp này, kết quả thường là ngoạn mục, và liên quan đến các hiệu ứng phụ. Ví dụ: nếu bạn đặt dây qua ổ cắm trên tường 120V, bạn sẽ phát hiện ra rất nhanh rằng dây đó không có điện trở 0ohm, giống như một dây lý tưởng, nhưng có điện trở rất nhỏ (0,001ohm hoặc tương tự), và hiện đang cho phép một lượng lớn dòng điện chạy qua nó ... ít nhất là cho đến khi nó nóng lên và tan chảy!

Điều quan trọng về các mạch ngắn là chúng luôn liên quan đến một số khía cạnh ngoài ý muốn của mạch. Bạn có thể có một nguồn cung cấp năng lượng máy tính tạo ra tín hiệu 5V bằng cách sử dụng bóng bán dẫn. Bây giờ cả hai chúng ta đều biết rằng các bóng bán dẫn là không hoàn hảo, và có một số hiệu ứng phụ, nhưng các nhà sản xuất cung cấp năng lượng đã cố gắng hết sức để giảm thiểu các hiệu ứng này để bạn và tôi chỉ có thể nói "oh, dây này cung cấp 5V!" Khi bạn sử dụng dây để kết nối dây này với mặt đất (0V), chúng tôi sẽ tạo một đoạn ngắn. Nếu bạn đang mô hình hóa nguồn cung cấp này như một máy phát điện áp lý tưởng 5V hoàn hảo, bạn sẽ thấy các phương trình không hoạt động. Bạn không thể kết nối đường dây 0V và đường dây 5V với một dây lý tưởng , bởi vì dây chỉ có thể ở một điện áp. Chúng ta không còn có thể mô hình hóa nguồn cung cấp như một nguồn điện áp lý tưởng.

Điều gì sẽ xảy ra là các bóng bán dẫn trong nguồn cung cấp điện sẽ bắt đầu hạn chế dòng điện. Thông thường giới hạn này là rất cao, và có thể đủ cao để bắt đầu quá nhiệt các bóng bán dẫn. Điều này có thể làm tất cả các loại điều khó chịu (như hàn nóng chảy), và kết quả có thể dễ dàng là sự thất bại của nguồn cung cấp năng lượng!

Đoản mạch là một loại mạch song song cụ thể trong đó trên kết nối giữa hai nút bất kỳ của mạch có điện trở thấp đáng kể so với hai nút còn lại.

Trong trường hợp này, vì điện áp phải bằng nhau tại hai nút, điện trở của mỗi đường mạch song song sẽ chia tổng dòng qua chúng. Vì một đường dẫn có điện trở rất rất thấp, phần lớn dòng điện sẽ đi qua đường dẫn đó. Điều này thường làm mất đi con đường khác của bất kỳ dòng điện quan trọng nào cho việc sử dụng thực tế nhất.

tức là một động cơ 100 ohm song song với điện trở 0,01 ohm sẽ bị đoản mạch. Một điện trở 0,01 song song với điện trở 0,01 sẽ không được coi là ngắn mạch, vì hai điện trở này khá giống nhau. Lưu ý rằng một dây chỉ là một dây dẫn không hoàn hảo với một số điện trở thường trong phạm vi chữ số đơn hoặc thấp hơn.

Đoản mạch đơn giản là một kết nối không mong muốn giữa hai điểm trong một mạch. Kết nối không mong muốn này thường sẽ khiến mạch tổng thể hoạt động sai theo một cách nào đó.

Đoản mạch thường là đường dẫn từ nguồn cung cấp đến trở lại của nó, có điện trở nhỏ so với điện trở nối tiếp hiệu quả của nguồn cung cấp và dây nối với nó.

Nếu một nguồn cung cấp hoạt động như một điện trở mắc nối tiếp với điện áp không đổi, thì công suất được rút ra từ nguồn cung sẽ tăng khi điện trở tải giảm, nhưng phần công suất cung cấp đạt đến tải sẽ tăng khi điện trở tải đi lên. Những hiệu ứng này sẽ cân bằng khi điện trở tải phù hợp với điện trở phía cung.

Nếu điện trở tải nhỏ so với điện trở phía cung, một lượng điện lớn sẽ được rút ra từ nguồn cung cấp, nhưng rất ít trong số đó thực sự sẽ đưa nó vào tải. Một đặc điểm chung của ngắn mạch là lượng điện năng được sử dụng một cách hữu ích bởi một mạch nhỏ thường sẽ thấp hơn nhiều so với lượng điện năng có thể được thu hoạch nếu điện trở tải cao hơn.

Đoản mạch đơn giản là kết nối điện trở thấp giữa hai dây dẫn cung cấp năng lượng điện cho bất kỳ mạch nào. Điều này dẫn đến dòng điện quá mức trong nguồn điện thông qua 'ngắn' và thậm chí có thể khiến nguồn điện bị phá hủy. Nếu một cầu chì nằm trong mạch cung cấp, nó sẽ thực hiện công việc của mình và thổi ra, mở mạch và dừng dòng điện. 

Đoản mạch có thể ở mạch điện một chiều hoặc xoay chiều (DC hoặc AC). Nếu đó là pin bị chập, pin sẽ được xả rất nhanh và sẽ nóng lên do dòng điện cao. 

Đoản mạch có thể tạo ra nhiệt độ rất cao do sự tiêu tán công suất cao trong mạch. Nếu một tụ điện cao áp tích điện bị ngắn mạch bởi một sợi dây mỏng, thì dòng điện lớn và sự tiêu hao năng lượng sẽ làm cho dây thực sự phát nổ. 

Nếu bạn đang nói về ngôi nhà của mình, bạn sẽ nhận thấy rằng bộ ngắt của bạn được xếp hạng, ví dụ: 10 Amps, 20 Amps và 100 Amps cho các bộ ngắt mạch chính.

Bất cứ điều gì bạn cắm vào để nói mạch 10 Ampe sẽ rút ra không quá 10 Amps hoặc tự nhiên nó ngắt bộ ngắt. Nếu bạn nhìn vào thiết bị bạn đang cắm, nó có thể sẽ cho bạn biết nó hiện tại bao nhiêu, ví dụ, một đài có thể thu được 2,5 amps. Đài phát thanh là một tải và các điện thế (120 Vôn hoặc đôi khi được chỉ định là 117 vôn hoặc 110 vôn) tại ổ cắm cung cấp dòng điện qua một tải, thông qua một điện trở giới hạn dòng điện.

Quên một lúc rằng điện trở AC phải được tính bằng cách tính đến điện dung, điện cảm và điện trở. Điện trở AC được gọi là trở kháng, nhưng chỉ cần giả sử rằng tải của radio là điện trở. Nó rút ra 2,5 Amps, nhưng bây giờ nếu bạn rút chiếc radio đó và mắc một đoạn dây duy nhất vào ổ cắm, do đó kết nối nóng và trung tính với nhau, dòng điện sẽ bắn lên vô cực (hoặc có thể là 1.000 ampe) vì có một lượng gần như không thể đo được điện trở trong mảnh dây nhỏ đó. Các ngắt ngắt do dòng điện cao này.
Đoạn dây nhỏ là một mạch ngắn trực tiếp mà bạn không bao giờ muốn làm. Và, giả sử một thành phần bên trong radio mất chất lượng điện trở và biến thành một đoạn dây, bạn đi, bạn bị đoản mạch bên trong radio và ngắt 10 Ampe. Một đặc tính duy nhất của bóng đèn là bạn có thể coi nó là "một sợi dây" (dây tóc) nhưng nó ở dạng cuộn dây (nhìn kỹ vào dây tóc, nó không thẳng mà bị cuộn) cung cấp độ tự cảm làm hạn chế dòng điện, tương tự đối với điện trở, nhưng cũng khác với điện trở, và dây tóc nằm trong chân không cung cấp oxy, vì vậy dây tóc "cháy" nhưng tồn tại rất lâu.