🔥 Короткое замыкание на воде

Почему нельзя коротить батарейки и как спасает предохранитель. Нажмите на кран-перемычку и смотрите: вода находит путь без сужения, батарейка раскаляется изнутри, а предохранитель — слабое звено — рвёт цепь раньше, чем что-то сгорит. Меняйте батарейку, номинал предохранителя и то, чем замыкаете.

Rвнвнутри чем замкнули нагрузка (≈ 20 мА) слабое звено: тонкая пломба кран-перемычка нажмите на кран ↻ ТОК В ЦЕПИ
Кто быстрее: предохранитель или батарейка
━ предохранитель перегорит за…   ━ батарейка выйдет из строя за…   ┄ ток КЗ   ┄ рабочий ток
Пока бирюзовая линия ниже красной на токе КЗ, предохранитель успевает. Время ускорено для наглядности.
Цепь в норме
Батарейка
Предохранитель
Чем замкнули
Ток в цепи
Напряжение на нагрузке
Ток КЗ (расчётный)
Тепло внутри батарейки
Нагрев батарейки
Нагрузка на предохранитель
Ток, напряжение и мощность на каждом участке
УчастокRНапряжение UТок I (расход воды)Мощность P (тепло)Состояние

Почему нельзя коротить батарейки

Вода нашла путь без сужения

Нагрузка — это сужение, которое ограничивает расход. Перемычка — широкая труба напрямую. Из всех препятствий остаётся только узкое место внутри самого насоса: внутреннее сопротивление батарейки. Ток КЗ: Iкз = E / (Rвн + Rпредохр + Rпер).

Тепло выделяется внутри

Вся энергия остаётся в батарейке: P = I² · Rвн. Крона: 9 В / 2 Ом = 4,5 А и 40 Вт в крошечном корпусе. Литиевый аккумулятор даёт десятки ампер — доходит до теплового разгона и пожара.

Не всякое «замыкание» опасно

Мокрые руки — это 10 кОм: ток доли миллиампера, ничего не происходит. А вот провод, скрепка или монета на клеммах дают омы и доли ома. Опасно сопротивление порядка внутреннего и ниже.

Как спасает предохранитель

Слабое звено на входе

Предохранитель — тонкая пломба в трубе. Она греется быстрее всего и, когда поток слишком сильный, сгорает, разрывая цепь. Чем больше ток над номиналом, тем быстрее: время срабатывания падает как 1 / (k² − 1), где k = I / Iпред.

Как выбрать номинал

Выше рабочего тока в 1,25–2 раза, чтобы не перегорал зря: для 20 мА это 0,05–0,1 А. И ниже тока КЗ в разы, чтобы сгорал мгновенно. Предохранитель на 5 А для Кроны (КЗ 4,5 А) бесполезен: он не сгорит, а батарейка вскипит.

Что нельзя делать

Нельзя заменять предохранитель монетой, скрепкой или «жучком» из проволоки. Нельзя ставить номинал больше, чем выдерживает самое слабое место цепи. Предохранитель ставят в плюсовой провод как можно ближе к источнику.