เครดิต: Exploratorium สร้างการทดลองลัดวงจรของคุณเองด้วยแบตเตอรี่และความยาวของสายไฟในสายไฟที่อยู่อาศัยระยะ ไฟฟ้าลัดวงจร สามารถกำหนดเป็นสถานการณ์ใด ๆ ที่กระแสในการเดินสายที่สร้างขึ้นของวงจรแทนจะถูกโอนไปสู่เส้นทางที่ไม่คาดคิดที่ไม่มีความต้านทาน เป็นสถานการณ์ที่กระแสไฟฟ้ารั่วไหลออกนอกสายไฟและกระแสไฟฟ้าที่ไม่ได้ตั้งใจ จริง ๆ แล้วคำว่า "ลัดวงจร" ค่อนข้างแม่นยำเพราะเส้นทางที่ไม่ตั้งใจนี้โดยบังเอิญนั้นเป็นวงจรที่ "สั้นลง" กว่าวงจรมาตรฐานกระแสที่ไหลผ่านข้ามสายวงจรเพื่อสร้างเส้นทางที่สั้นกว่าไปยังจุดหมายปลายทางสุดท้าย
ตามคำจำกัดความนี้ความผิดปกติของภาคพื้นดินสามารถถูกมองว่าเป็นไฟฟ้าลัดวงจรชนิดหนึ่งซึ่งหนึ่งในนั้นที่กระแสในลวดร้อนจะพบเส้นทางที่สั้นลงสู่พื้นดิน อยางไรก็ตามในโลกของการเดินสายไฟฟาที่ใชไฟฟาระยะสั้นมักจะถูกสงวนไวเพื่ออธิบายสถานการณ์เมื่อสายไฟสัมผัสกับ เป็นกลาง ลวด
- ความผิดพื้น เกิดขึ้นในวงจรที่อยู่อาศัยเมื่อลวดร้อนสัมผัสกับสายดินหรือองค์ประกอบที่มีสายดินเช่นกล่องโลหะและกระแสไฟฟ้าจะไหลลงสู่พื้นทันที กระแสไหลจำนวนมหาศาลในระหว่างที่เกิดความผิดพลาดบนพื้นดินเพียงพอที่จะทำให้เกิดไฟฟ้าและไฟ อันตรายของการไฟฟ้าเกิดขึ้นหากบุคคลนั้นสัมผัสกับเส้นทางภาคพื้นดินนั้นซึ่งกระแสไหลผ่าน
- ไฟฟ้าลัดวงจร เกิดขึ้นเมื่อลวดร้อนสัมผัสกับ เป็นกลาง สายโดยไม่ต้องผ่านโหลดตัวต้านทาน กระแสไฟฟ้าจำนวนมากไหลผ่านระหว่างการลัดวงจรและสามารถสร้างความร้อนได้มากพอที่จะจุดไฟ แต่มันไม่ค่อยเกิดจากกระแสไฟฟ้า สาเหตุที่มันไม่ได้คือกระแสอยู่ภายในวงจรไฟฟ้าและไม่รั่วไหลออกมาเช่นเดียวกับเมื่อเกิดข้อผิดพลาดที่พื้น อย่างไรก็ตามนั่นไม่ได้เป็นการบอกว่าสั้นไม่สามารถทำให้เกิดการบาดเจ็บ
การทดลองลัดวงจร
คุณสามารถสาธิตการลัดวงจรด้วยตัวคุณเองด้วยแบตเตอรี่ขนาด 6 โวลต์ความยาวสั้น ๆ ของสายไฟฟ้า 12 เกจและคีมหุ้มฉนวน งอลวดเป็นรูปตัวยูที่ช่วยให้สามารถสัมผัสขั้วแบตเตอรี่ทั้งสองในเวลาเดียวกัน จับลวดด้วยคีมแล้วแตะขั้ว ขึ้นอยู่กับสภาพของแบตเตอรี่คุณอาจเห็นประกายไฟและเมื่อคุณถอดสายไฟออกคุณจะสังเกตได้ว่าทั้งแบตเตอรี่และแบตเตอรี่ร้อน (บันทึก: อย่าทำการทดลองนี้ด้วยแบตเตอรี่ที่มีขนาดใหญ่กว่าเช่นแบตเตอรี่รถยนต์ 12 โวลต์เนื่องจากอาจเสียหายได้)
คุณสร้างไฟฟ้าลัดวงจรโดยให้เส้นทางต้านทานต่ำสำหรับกระแสไฟฟ้าไหลโดยตรงระหว่างขั้วแบตเตอรี่ กระแส DC สร้างความต้านทานความร้อนในสายไฟและหากเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ขึ้นในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับภายในบ้านขนาด 120 โวลต์ความร้อนอาจจะเพียงพอที่จะละลายฉนวนสายไฟ นั่นเป็นอันตราย แต่ไม่อันตรายเท่าไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างสายไฟ
เครดิต: Shedu / iStock / GettyImagesArcing จากไฟฟ้าลัดวงจรมีมากเหมือนกันกับฟ้าผ่าจากเมฆถึงเมฆอันตรายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการลัดวงจรคือ แรงไฟฟ้า ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อตัวนำไม่ได้สัมผัสจริง แต่อยู่ใกล้พอที่จะอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าข้ามช่องว่างอากาศแยกพวกเขาออก ประกายไฟที่เกิดขึ้นนั้นโดยทั่วไปแล้วเป็นฟ้าผ่าและเช่นเดียวกับฟ้าผ่าพวกมันสามารถทำให้อากาศร้อนจนถึงอุณหภูมิสูงที่น่าขันเทียบเท่ากับที่อยู่บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ พวกเขาสามารถระเหยโลหะดังนั้นทุกคนที่อยู่ใกล้กับอาร์คแฟลชอาจได้รับบาดเจ็บหรือเสียชีวิต
เกิดการลัดวงจรอย่างไร
ลวดร้อนในวงจรที่อยู่อาศัยมีประจุไฟฟ้าจากแหล่งพลังงานและลวดเป็นกลางจะนำประจุกลับไปยังแหล่งกำเนิด กระแสไฟฟ้าในลวดร้อนพยายามที่จะกลับไปยังแหล่งกำเนิดหรือตามพื้นดินอย่างต่อเนื่องตามเส้นทางที่กำหนดโดยสายวงจรร้อนและเป็นกลางและโคมไฟใด ๆ ติดตั้งไฟหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าที่เสียบเข้ากับวงจรนั้น ตราบใดที่กระแสนี้ถูก จำกัด อยู่ในสายที่มีฉนวนป้องกันไม่มีปัญหา ไฟฟ้าถูกทำให้เชื่องอย่างมีประสิทธิภาพโดยการเดินสายที่มีความต้านทานต่อการไหลของไฟฟ้าที่ไม่สามารถควบคุมได้
อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชิ้นต้องการกระแสไฟฟ้าในการทำงานและงานนั้นเกี่ยวข้องกับความต้านทานไฟฟ้าซึ่ง จำกัด การไหลของกระแสไฟฟ้า แต่ถ้าลวดร้อนสัมผัสกับลวดเป็นกลางโดยไม่ผ่านภาระความต้านทานก็จะต่ำมากและทำให้กระแสไหลสูงมาก
- หมายเหตุทางเทคนิค: เนื่องจากแรงดันไฟฟ้า (V) ในวงจรที่อยู่อาศัยมีค่าคงที่ 120 โวลต์กระแส (I) และความต้านทาน (R) มีความสัมพันธ์แบบผกผันตามกฎของโอห์ม V = IR
การไหลที่ไม่ถูกขัดขวางอย่างฉับพลันจากลวดร้อนไปยังทางเดินที่เป็นกลางถูกขัดจังหวะโดยไม่มีแรงต้านทานเป็นสิ่งที่เรียกว่าไฟฟ้าลัดวงจร สถานการณ์การลัดวงจรสามารถเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ:
- ฉนวนที่แยกสายไฟที่ร้อนและเป็นกลางอาจสึกหรอจากอายุทำให้สายไฟสามารถสัมผัสได้
- ลวดร้อนหรือเป็นกลางที่เชื่อมต่อไม่ดีอาจหลุดจากหลอดไฟหรือเต้าเสียบและสัมผัสกับสายอื่น
- ปลั๊กเปียกไฟฟ้าอาจเคลื่อนที่จากง่ามหนึ่งไปยังอีกผ่านน้ำ
- สายไฟฟ้าอาจได้รับความเสียหายที่ทำให้สายไฟและสายร้อนสามารถสัมผัสที่เป็นกลาง
- สายไฟภายในของเครื่องอาจชำรุดทำให้ลวดร้อนภายในและลวดเป็นกลางสัมผัส หากคุณเสียบหลอดไฟหรือเครื่องใช้ไฟฟ้าอื่นและสัมผัสกับประกายไฟหรือเบรกเกอร์ที่มีวงจรสะดุด
credit: itsarasak thithuekthak / iStock / GettyImages การลัดวงจรอาจทำให้ปลั๊กและเต้าเสียบละลายได้มักจะเกิดประกายไฟเมื่อมีการลัดวงจรเกิดขึ้นเนื่องจากสายไฟไม่ได้สัมผัสอย่างถาวร ประกายไฟจะทำให้เกิดความร้อนมากพอที่จะทำให้อุปกรณ์พลาสติกหลอมละลายเช่นจุดจ่ายไฟสวิตช์และปลั๊กไฟและเพื่อจุดติดไฟวัสดุติดไฟในบริเวณใกล้เคียง
อุปกรณ์ความปลอดภัยที่ป้องกันความเสียหายจากการลัดวงจร
บ้านทุกหลังมีแผงเบรกเกอร์และเบรกเกอร์ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับกระแสไฟฟ้าสูงผิดปกติและปิดไฟเมื่อพวกเขาทำ หากวงจรสั้นตัวตัดจะเดินทางและคุณจะไม่สามารถรีเซ็ตได้จนกว่าคุณจะพบความผิดพลาดและแก้ไข เต้าเสียบ GFCI (ผู้ขัดจังหวะปัจจุบันความผิดพลาดในพื้นดิน) หรือตัวตัดวงจรได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับความผิดปกติในปัจจุบันที่เกี่ยวข้องกับความผิดพลาดของพื้นดิน แต่เช่นเดียวกับตัวแบ่งทั้งหมดก็จะปิดเมื่อเกิดไฟฟ้าลัดวงจร
เครดิต: Elite AnalysisAFCI เบรกเกอร์วงจรและร้านค้าตรวจจับสาเหตุที่เกิดจากการลัดวงจรและฆ่าพลังงานอุปกรณ์เหล่านี้ไม่มีความอ่อนไหวต่อไฟฟ้าลัดวงจรเช่นเดียวกับเต้ารับ AFCI (ผู้ขัดขวางกระแสไฟฟ้าผิดปกติของอาร์ค) และตัวตัดวงจร การลัดวงจรจากการลัดวงจรมักเป็นระยะ ๆ และ GFCI หรือเบรกเกอร์ทั่วไปอาจพลาดได้ อย่างไรก็ตาม AFCI ได้รับการออกแบบมาเพื่อตรวจจับความผิดปกติของสัญญาณที่เกิดจากการบังคับและมันจะปิดทันทีที่มันเกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้รหัสไฟฟ้าจึงจำเป็นต้องมีสาขา AFCI มากขึ้นในสถานที่เชิงกลยุทธ์ในบ้านและสถานประกอบการเชิงพาณิชย์ ผู้ผลิตหลายรายในขณะนี้มีร้านรวม GFCI / AFCI และเบรกเกอร์วงจร
การไฟฟ้าไม่ได้เลวร้ายเสมอไป
หากคุณสามารถควบคุมความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างแฟลชอาร์คคุณสามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้หลากหลาย นั่นคือหลักการที่อยู่เบื้องหลังการเชื่อมส่วนโค้งและการต้านทาน
ในวงจรเชื่อมอาร์คแบบพื้นฐานโลหะที่จะเชื่อม - ชิ้นงานจะเชื่อมต่อด้วยลวดกับแหล่งพลังงานที่เชื่อมกับแกนเชื่อมด้วย เมื่อช่างเชื่อมเคลื่อนคันงานเข้าใกล้การทำงานมากเกินไปจะเกิดไฟฟ้าลัดวงจรซึ่งทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าในการอาร์คระหว่างแกนกับงาน สิ่งนี้สร้างอุณหภูมิในช่วง 6,500 องศาฟาเรนไฮต์ซึ่งร้อนพอที่จะหลอมโลหะเพื่อให้สามารถหลอมรวมกับโลหะอีกชิ้นหนึ่งที่อยู่ในช่วงของอาร์ค
เครดิต: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImagesWelders ใช้ความร้อนจากการใช้ไฟฟ้าเพื่อหลอมโลหะใช้หลอดไฟแบบอาร์คไฟฟ้าในหลอดไฟที่เก่าแก่ที่สุดจนกระทั่งถูกแทนที่ด้วยเส้นใยที่เรืองแสง มันยังคงใช้ในหลอดไส้แบบทันสมัยเมื่อจำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างเป็นพิเศษหรือหลอดที่ใกล้เคียงกับแสงจากดวงอาทิตย์ สีของอาร์คขึ้นอยู่กับวัสดุอิเล็กโทรดดังนั้นนักวิจัยสามารถวิเคราะห์สเปกตรัมของอาร์คที่สร้างขึ้นโดยอิเล็กโทรดคู่หนึ่งเพื่อระบุวัสดุในอิเล็กโทรด
แอปพลิเคชันเหล่านี้และอื่น ๆ แสดงว่าสาเหตุการเกิดไฟฟ้าจากการลัดวงจรอาจเป็นอันตราย แต่ก็ไม่ได้เลวร้ายเสมอไป
