Βραχυκύκλωμα

Βραχυκύκλωμα ονομάζεται η αγώγιμη σύνδεση δύο ακροδεκτών μιας ηλεκτρικής συσκευής με έναν αγωγό αμελητέας αντίστασης. Τότε λέμε ότι τα άκρα της συσκευής είναι βραχυκυκλωμένα. Χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός βραχυκυκλώματος είναι ότι τα δύο άκρα της συσκευής είναι ισοδυναμικά, δηλαδή το ηλεκτρικό δυναμικό έχει την ίδια τιμή και στα δύο άκρα, ή με άλλα λόγια τα δύο άκρα συμπεριφέρονται σαν να ταυτίζονται. Η συσκευή δε διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα, αφού εμφανίζει οπωσδήποτε ηλεκτρική αντίσταση, ενώ το βραχυκύκλωμα στα άκρα της όχι, γιατί συμπεριφέρονται σαν να ταυτίζονται, άρα σαν μην παρεμβάλλεται τίποτα μεταξύ των δύο άκρων. Σε μαθηματική γλώσσα αν V 1 {\displaystyle V_{1}} είναι το ηλεκτρικό δυναμικό στο ένα άκρο της συσκευής και V 2 {\displaystyle V_{2}} το ηλεκτρικό δυναμικό στο άλλο άκρο της συσκευής, τότε ισχύει: V 1 = V 2 ⇔ Δ V = 0 {\displaystyle V_{1}=V_{2}\Leftrightarrow \Delta V=0} Το βραχυκύκλωμα μπορεί να προκληθεί ελεγχόμενα ή τυχαία. Το ελεγχόμενο βραχυκύκλωμα απενεργοποιεί μια συσκευή (αλλά αυτή διατηρεί ηλεκτρικό δυναμικό στα άκρα της). Το τυχαίο βραχυκύκλωμα μπορεί να προκληθεί από φθορά, τεχνικό σφάλμα ή άλλους παράγοντες. Βραχυκύκλωμα δημιουργείται επίσης όταν συνδεθούν παράλληλα σε ένα δίκτυο πολλές ηλεκτρικές συσκευές.

 Στην καθημερινή ζωή όταν γίνεται λόγος για βραχυκύκλωμα συνήθως εννοείται βραχυκύκλωμα σε μια πηγή ηλεκτρικού ρεύματος. Η πηγή ηλεκτρικού ρεύματος εμφανίζει υποχρεωτικά διαφορετικό ηλεκτρικό δυναμικό στα άκρα της. Επομένως, στο βραχυκύκλωμα μιας πηγής στα άκρα της θα πρέπει να υπάρχει και ταυτόχρονα να μην υπάρχει διαφορά δυναμικού! Στην πραγματικότητα η σύνδεση και η πηγή εμφανίζουν αντίσταση, η οποία συνήθως είναι αμελητέα, δηλαδή πολύ μικρή για να ληφθεί υπόψιν. Όμως στη συγκεκριμένη περίπτωση δεν υπάρχει άλλη αντίσταση για να ληφθεί υπόψιν. Έστω ότι βραχυκυκλώνεται μια πηγή συνεχούς ηλεκτρεργετικής δύναμης E, εσωτερικής αντίστασης r με έναν αγωγό πολύ μικρής αντίστασης R, για τον οποίο θεωρούμε ότι ισχύει R ≈ 0 {\displaystyle R\approx 0} . Τότε σύμφωνα με το νόμο του Ωμ κλειστού κυκλώματος ισχύει: I = E r + R ⇔ I = E r + 0 ⇔ I B = E r {\displaystyle I={\frac {E}{r+R}}\ \Leftrightarrow \ I={\frac {E}{r+0}}\Leftrightarrow \ I_{B}={\frac {E}{r}}} To I B {\displaystyle I_{B}} ονομάζεται ρεύμα βραχυκύκλωσης και είναι το μέγιστο ρεύμα που μπορεί να διαρρέει μια βραχυκυκλωμένη πηγή. Παρατηρούμε ότι για δεδομένη ηλεκτρεργετική δύναμη η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος είναι αντιστρόφως ανάλογη της συνολικής αντίστασης του κυκλώματος. Από φυσική άποψη, το βραχυκύκλωμα μιας πηγής είναι η εφαρμογή σημαντικής διαφοράς δυναμικού σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα πολύ μικρής αντίστασης, ώστε να εμφανιστεί μια μεγάλη ένταση ηλεκτρικού ρεύματος, που μπορεί να έχει καταστροφική επίδραση στους αγωγούς του ρεύματος και την πηγή. Οι αγωγοί δεν αντέχουν την μεγάλη ένταση του ρεύματος, που αναπτύσσεται, και, ως συνέπεια, είτε καταστρέφονται είτε, λόγω ανάφλεξης του μονωτικού τους υλικού, είναι δυνατόν να προκληθεί πυρκαγιά. Η ηλεκτροπληξία μπορεί να προκαλέσει βραχυκύκλωμα. Για την αποφυγή της μεγάλης έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος, μιας συνέπειας του βραχυκυκλώματος, χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα ειδικές διατάξεις, οι ασφάλειες.