लघु परिपथ
वैद्युत परिपथ में लघु परिपथ (शॉर्ट सर्किट) (कभी-कभी संक्षेप में शॉर्ट भी कहते हैं) उसे कहते हैं जो विद्युत्प्रवाह को उस मार्ग से जाने की अनुमति देता है जिसमे प्रतिबाधा शून्य या बहुत कम होती है।
"खुला सर्किट" (ओपन सर्किट), लघु परिपथ का वैद्युतिक विलोम है जिसमें विद्युत परिपथ के किन्ही दो बिन्दुओं के बीच प्रतिबाधा का मान अनन्त होता है।
उदाहरण : तीन फेज की विद्युत आपूर्ति में किन्हीं दो फेजों का आपस में सट जाना एक 'शॉर्ट-सर्किट' है। किन्तु यदि तीन फेज की विद्युत आपूर्ति में से कोई एक लाइन टूट जाय, तो यह एक 'कुला-परिपथ' है।
लघु परिपथ (शॉर्ट सर्किट) विद्युत परिपथ में दो नोड्स के बीच एक असामान्य रूप से निम्न प्रतिरोधी संयोजन (लो रेजिस्टेंस कनेक्शन) है जो विभिन्न वोल्टेजेस के लिए निर्धारित होता है। इसके फलस्वरूप अत्यधिक विद्युत धारा (ओवर कर्रेंट) बहती है जो बाकी नेटवर्क के थेवेनिंन (Thévenin) के समतुल्य प्रतिरोध द्वारा सीमित होता है। शॉर्ट सर्किट के कारण सर्किट की क्षति हो सकती है या अतिशय ताप, आग अथवा विस्फोट हो सकता है। ऐसे मामले भी हैं जहां शॉर्ट सर्किट जानबूझकर उत्पन्न किये जाते हैं, जैसे, क्रोबार सर्किट प्रोटेक्टर्स में।
लघु परिपथ की स्थिति में (जब लोड प्रतिरोध R=0) स्रोत से बहने वाली धारा,
जहाँ:
परिपथ विश्लेषण में, शॉर्ट सर्किट शब्द का प्रयोग सादृश्य के लिहाज से दो नोड्स के बीच एक शून्य-प्रतिबाधा संयोजन (ज़ीरो-इम्पेडेंस कनेक्शन) के लिए निर्दिष्ट है। यह दोनो नोड्स को एक ही वोल्टेज में बने रहने पर जोर देता है। एक आदर्श शॉर्ट सर्किट में, इसका अर्थ है शॉर्ट के परिपथ में न ही कोई प्रतिरोध पैदा होता है और न ही वोल्टेज में गिरावट आती है। सरल परिपथ विश्लेषण में, तारों को शॉर्ट्स के अर्थ में लिया जाता है। असली सर्किट में, इसका परिणाम लगभग एक शून्य प्रतिबाधा का कनेक्शन और लगभग नहीं के बराबर प्रतिरोध होता है। ऐसे मामले में, रोके गए कर्रेंट को बाकी के सर्किट के जरिये सीमित रखा जाता है।
एक आम तरह का शॉर्ट सर्किट तब होता है जब एक बैटरी के धनात्मक और ऋणात्मक टर्मिनल बहुत कम प्रतिरोध वाले चालक तार से जोड़ दिये जाते हैं।
एक बैटरी द्वारा बहुत अधिक धारा देने से बैटरी के अन्दर का ताप बहुत तेजी से बढ़ सकता है जिससे विस्फोट हो सकता है या हाइड्रोजन गैस और इलेक्ट्रोलाइट निर्गमित हो सकते हैं, जो ऊतक को जला सकते हैं, अंधेपन अथवा मौत के कारण बन सकते हैं और ये अम्ल (एसिड) या क्षार (बेस) भी हो सकते हैं। विद्युत् अतिभार तार भी ज़्यादा गरम हो सकता है, जो कभी कभी तार के इन्सुलेशन को क्षति पहुँचा सकता है, या आग का कारण बन सकता है। बंद या ठप्प हो जाने की हालत में बिजली की मोटर लोड्स के साथ भी उच्च करेंट (विद्युतप्रवाह) की परिस्थितियाँ पैदा हो सकती हैं, जैसे कि जब भी विद्युत द्वारा संचालित पंप का प्रेरक (इम्पेल्लर) मलबे से जाम हो जाता है; तो यह शॉर्ट नहीं होता है, यद्यपि हो सकता है इसके कुछ प्रभाव समान हों।
बिजली के उपकरणों में, आमतौर पर अवांछित शॉर्ट सर्किट तभी होते हैं जब किसी तार का इन्सुलेशन निकल जाता है, या जब एक और संवाही पदार्थ (कन्डक्टिंग मेटेरियल) प्रयुक्त किया जाता है, जिसके कारण इलेक्ट्रिक चार्ज को अपने निर्दिष्ट मार्ग से प्रवाहित न होकर भिन्न पथ से प्रवाहित होने का मौका मिल जाता है।
मुख्य सर्किट में, दो चरणों के बीच, एक फेज़ एवं एक न्यूट्रल के बीच अथवा एक फेज़ और अर्थ (जमीन) के बीच लघु परिपथ (शॉर्ट सर्किट) हो सकते हैं। ऐसे शॉर्ट सर्किटों की बहुत ही हाई करेंट (उच्च विद्युतप्रवाह) में प्रतिफलित होने की संभावना अधिक होती है और इसलिए ऐसी स्थिति में मात्राधिक विद्युतप्रवाह (ओवरकरेंट) सुरक्षा उपकरण को जल्दी से सक्रिय कर दिया जाता है। हालाँकि, यह संभव है कि तटस्थ (न्यूट्रल) और जमीन (अर्थ) कंडक्टर के बीच और एक ही चरण (फेज़) के दो कंडक्टर के बीच शॉर्ट सर्किट हो जाए। ऐसे शॉर्ट सर्किट खतरनाक हो सकते हैं, खासकर ये बड़े पैमाने पर विद्युतप्रवाह (लार्ज करेंट) में तुरंत घटित नहीं होते और इसलिए अविलम्ब पता लगाए जाने की संभावना बिलकुल कम रह जाती है। संभावित प्रभावों में शामिल हैं एक सर्किट की अप्रत्याशित ऊर्जाशीलता जिसे पृथक रहना प्रकल्पित था। शॉर्ट सर्किट के नकारात्मक प्रभाव को कम से कम करने में मदद के लिए, विद्युत वितरण ट्रांसफार्मर डिज़ाइन किए गए हैं ताकि एक निश्चित मात्रा तक ही रिसाव प्रतिघात (लीकेज रीएक्टेंस) रहे। रिसाव प्रतिघात (आमतौर पर पूरी लोड प्रतिबाधा में लगभग 5 से 10%) परिमाण और दर दोनों को सीमित रखने में मदद करता है बिजली बंद होने की दर में वृद्धि की स्थिति में।
एक लघु परिपथ (शॉर्ट सर्किट) के फलस्वरूप एक चाप (आर्क) का गठन हो सकता है। यह चाप (द आर्क), जो गर्म आयनित प्लाज़्मा (आयोनाइज्ड प्लाज्मा) का एक चैनल है, अत्यधिक प्रवाहकीय है और कंडक्टर के महत्वपूर्ण मूल पदार्थ के वाष्पीकृत हो जाने के बाद भी विद्यमान रह सकते हैं। इलेक्ट्रिक आर्क क्षति का एक विशिष्ट संकेत सतह क्षरण (सर्फेस एरोजन) है। यहाँ तक कि छोटे आर्क्स भी इलेक्ट्रोड से उल्लेखनीय मात्रा में पदार्थों को बाहर निकाल सकते हैं।
कम वोल्टेज वाली बिजली की लाइनों में गैर इंसुलेटेड तारों का उपयोग होता है, क्योंकि वे आवश्यक इन्सुलेशन प्रदान करने के लिए अपनी प्रसारित रिक्त जगह के अंतरण पर निर्भर रहते हैं। हालांकि, हवा जोरों से बहकर तारों को एक साथ कर सकती है, या पेड़ों की डालियां उनके खाली को अंतरालको कम कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप चिंगारियां (स्पार्क्स) बुशफायर प्रज्वलित सकती हैं। इस समस्या को कम करने के लिए, ऑस्ट्रेलिया ने एरियल बंडल्ड कंडक्टर्स (विद्युत्-ग्राहकीय अवगुंठित चालक) का उपयोग आरम्भ कर दिया है, जिसमे तीन चरण (फेज़) के तार को जमीन (अर्थ) के तार के साथ इंसुलेटेड कर फिर से एक साथ लपेट दिया जाता है। अब खतरनाक स्पार्क्स (चिंगारियां) उत्पन्न नहीं हो सकती हैं।
फ़्यूज़, सर्किट ब्रेकर, या अन्य अधिभार संरक्षण के इस्तेमाल से जो अत्यधिक विद्युतप्रवाह की प्रतिक्रिया स्वरुप पॉवर को विछिन्न कर (काट) देते हैं, शॉर्ट सर्किट से होने वाली क्षति कम की जा सकती है या रोकी जा सकती है। एक सर्किट में भावी शॉर्ट सर्किट करेंट के अनुसार ही अधिभार संरक्षण (ओवर लोड प्रोटेक्सन) अवश्य चुना जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, बड़े घरेलू उपकरण (जैसे कि कपड़े सुखाने वाली मशीनें (क्लोथ ड्राएर्स)) विशिष्ट रूप से 10-20 एम्पीयर ड्रा करती हैं, अतः उन्हें 20-30 सर्किट ब्रेकर्स के द्वारा संरक्षित किया जाना आम बात है, जबकि तड़ित सर्किट आमतौर पर 10 एम्पीयर से भी कम ड्रा करते हैं और 15-20 एम्पीयर ब्रेकर्स के द्वारा संरक्षित होते हैं। तार के गेज बिल्डिंग और बिजली के कोड में निर्दिष्ट होते है और संयोजन में उनके विशिष्ट व्यवहार हेतु सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करने के लिए उनका सावधानी से चुनाव करना जरूरी है।
एक अनुपयुक्त संस्थापन में, शॉर्ट सर्किट से उत्पन्न ओवर कर्रेंट जो सर्किट के भागों में कमजोर चालकता के साथ ओमिक (ohmic) हीटिंग ताप उत्पन्न कर सकता है (कारण तारों में दोषपूर्ण जोड़, पॉवर सौकेट्स में दोषपूर्ण संपर्क, या स्वयं शॉर्ट सर्किट के स्थल का भी हो सकता है। ऐसे अतिशय ताप (ओवर हीटिंग) आग लगने के आम कारण हैं। एक इलेक्ट्रिक आर्क, अगर यह शॉर्ट सर्किट के दौरान बनता है, तो यह गर्मी की उच्च मात्रा पैदा करता है और दहनशील पदार्थों की ज्वलनशीलता (इग्निशन) का कारण भी हो सकता है।
ऐसा कहा जाता है कि इलेक्ट्रॉनिक्स में, एक परिचालन प्रवर्धक (ओपरेसनल अम्प्लिफायर) का आदर्श मॉडल अनंत लाभ) यह है कि यह अपने इनपुट टर्मिनलों के बीच "आभासी शॉर्ट सर्किट" का निर्माण करता है अतः आउटपुट वोल्टेज कुछ भी हो कोइ फर्क नहीं पड़ता है, क्योंकि इसके इनपुट टर्मिनलों के बीच क्षमता का अंतर शून्य रहता है। यदि एक टर्मिनल के कोइ एक इनपुट जमीन से जुड़ा हुआ है, तो ऐसा मानना है कि दूसरा एक आभासी भूमि प्रदान करता है क्योंकि इसकी क्षमता (आदर्शगत) रूप में उस भूमि के समान है। एक आदर्श परिचालन प्रवर्धक (ओपरेसनल अम्प्लिफायर) में भी अनंत इनपुट प्रतिबाधा होती है, अतः असली शॉर्ट सर्किट के विपरीत, आभासी टर्मिनल के बीच कोइ विद्युतप्रवाह नहीं होता है। इन मतभेदों के कारण, शब्दावली भ्रमित कर सकती है, कोइ एक पाठ्यपुस्तक निक्षिप्त करते हुए (parenthetically) यह उल्लेख कर सकता है कि "आभासी खुला सर्किट" उतना ही उपयुक्त हो सकता है क्योंकि कोइ विद्युत् प्रवाहित नहीं होती है।