Gyorskeresés

A rövidzár, a rövidzárási áram 6886

A rövidzár

Az \(U_b\) belső feszültségesés képlete:

\[U_b=I\cdot R_b\]

Mikor lesz a legnagyobb az \(U_b\) értéke? Mivel \(U_b\) egyenesen arányos az \(I\) áramerősséggel, ezért \(U_b\) akkor lesz a legnagyobb, amikor a lehető legnagyobb áramot "adatjuk le" a forrással. Ez úgy lehetséges, ha az áramkör eredő ellenállása a lehető legkisebb, ehhez pedig az \(R_k\) külső ellenállást kell a lehető legkisebbre vennünk: vagyis nullának. Ez a gyakorlatban úgy valósítható meg, ha egy elhanyagolhatóan kicsi ellenállású (jó vastag) dróttal kötjük össze az elem kivezetéseit; ezt hívjuk rövidzárnak (short circuit). Mi történik ilyenkor? Mivel a külső ellenálláson nem tud esni a feszültség, ezért az egész \(U_0\) belső feszültség kénytelen szerencsétlen \(R_b\) belső ellenálláson leesni. De mivel az kicsi, ezért ilyenkor jó nagy áram folyik, ezt hívjuk rövidzárási áramnak, és \(I_r\) vagy \(I_{max}\) a jele. Mekkora ez? Gondoljunk bele, hogy az áramkör eredő ellenállása csak az \(R_b\)-ből áll, ezért az Ohm-törvény szerint:

\[I_r=\frac{U_0}{R_b}\]

A jókora rövidzárási áram az \(R_b\) belső ellenálláson Joule-hőt is fejleszt, melynek teljesítménye:

\[P={I_r}^2\cdot R_b\]

ami felforrósíthatja az áramforrást. Ezért rá is írják gyakran az akkukra, elemekre, hogy DO NOT SHORT-CIRCUIT! Egy laposelemet vagy ceruzaelemet rövidre zárva az egész elem átmelegszik, akkumulátorok a felforrósodástól fel is robbanhatnak.

(Egy fizikatanár mesélte, hogy egy alkalommal tanulói kísérletezéshez kiosztott minden padba laposelemet. Az egyik diák "rájött", hogy ha egy pénzármét rászorít a laposelen kivezetéseire, akkor az "kézmelegítőként" fog viselkedni. A fémpénz ohmikus ellenállása ugyanis nagyon kicsi, így megindult a nagy rövidzárási áram, ami a belső ellenálláson

\[P=I^2\cdot R_b\]

teljesítményfejlesztéssel Joule-hővé alakult, és ez felforrósította az elemet (belülről). Persze ettől jelentősen le is merül az elem. A többi diák pedig egyből ráharapott a nagy felfedezésre... A tanár ekkor határozta el, hogy nem lesz többé tanulói kísérlet, csak tanári demonstrációs.)