Welche Bedingungen müssen erfüllt sein, damit ein Stromkreis kurzgeschlossen wird?

Ich habe ein paar Definitionen gesehen. Ich gehe vom Einfachsten zum Komplexesten. Höchstwahrscheinlich werden die einfachen ausreichen.

Die gebräuchlichste Definition eines Kurzschlusses ist immer dann, wenn die Gleichungen für das Modell Ihrer Schaltung darauf hindeuten, dass ein einzelner Draht zwei unterschiedliche Spannungen haben muss. Wie Sie wissen, hat ein idealer Draht an allen Punkten entlang des Drahtes das gleiche Potenzial. Wenn Ihre Gleichungen darauf hindeuten, dass ein Draht gleichzeitig auf 2 verschiedenen Spannungen gehalten werden muss, liegt ein Kurzschluss vor.

Das offensichtlichste Beispiel wäre eine einfache Schleife mit einem Draht, der von der positiven Seite einer 5-V-Batterie zur negativen Seite führt. Nehmen wir der Einfachheit halber eine Referenzspannung (Masse) an der negativen Seite der Batterie. Der Draht ist mit der negativen Seite verbunden, daher muss seine Spannung ebenfalls 0 V betragen. Da der Draht jedoch auch an der positiven Seite angeschlossen ist, muss die Spannung am Draht 5 V betragen. Der Draht kann nicht beides sein - dies ist ein Kurzschluss.

Was in diesen Fällen passiert, ist, dass Ihr ideales Modell zusammenbricht und das tatsächliche physische Verhalten von vielen nicht idealen Verhaltensweisen abhängt, die Sie normalerweise ignorieren können. Zum Beispiel hat die Batterie einen "inneren" Widerstand, und der Draht hat auch einen Widerstand. Wenn Sie diese berücksichtigen, werden Sie feststellen, dass sich der Draht eher wie ein langer Widerstand als wie ein perfekter idealer Draht verhält.

Das bringt uns zu einer zweiten Definition, die Sie erst später sehen werden. Wenn Sie sich mit dem Schaltungsdesign beschäftigen, modellieren Sie möglicherweise Schaltungen so originalgetreu wie möglichModellieren Sie, was passiert, wenn Sie zwei Drähte verbinden, die Sie nicht haben sollten. In diesen Fällen bricht die einfachere Definition von "einem Draht mit zwei Spannungen" zusammen, weil Sie Ihr Modell so gebaut haben, dass es diese Effekte enthält. In diesen Fällen wird ein Kurzschluss als jeder niederohmige Pfad definiert, der dazu führt, dass sich die Schaltung außerhalb ihrer Designspezifikationen verhält. Beispielsweise finden Sie in Hochfrequenzschaltungen viele frequenzabhängige Verhaltensweisen. Diese müssen Sie sorgfältig modellieren. Möglicherweise finden Sie eine Resonanzfrequenz Ihres Schaltkreises, die so viel Energie in einen Teil Ihres Schaltkreises bringt, dass Sie dies einfach nicht geplant haben, obwohl Sie die entsprechenden Modelle hatten.

Schließlich gibt es eine Nicht-Terminal-Version. Manchmal verwenden wir das Wort „kurz“, um einen sehr absichtlichen Pfad mit niedrigem Widerstand zu beschreiben. In der Elektrotechnik gibt es viele Fälle, in denen Sie aufgefordert werden, „einen Draht gegen Masse kurzzuschließen“, und dies war in den Designspezifikationen enthalten. Ein Beispiel sind Busse mit Pull-up-Widerständen. Ein sehr übliches Busdesign besteht darin, ein Kommunikationskabel zwischen zwei Chips zu haben, das über einen "Pull-Up"-Widerstand verfügt, der es mit Strom (5 V) verbindet. Dieses Konstrukt stellt sicher, dass der Draht bei 5 V liegt, was beide Chips sehen. Wenn Sie es "mit Masse kurzschließen", bedeutet dies, dass Sie das Kabel direkt mit Masse verbinden.

Wenn Sie ein solches Szenario sehen, werden Sie feststellen, dass es keinen „Kurzschluss“ wie in den ersten beiden Definitionen beschrieben gibt. Sie haben nur eine Verbindung von 5 V über einen Widerstand zur Masse, und die gesamte Busleitung wird auf 0 V gehalten. An dieser Verbindung ist überhaupt nichts Spektakuläres. Wir werden es jedoch trotzdem einen "Kurzschluss" nennen. Warum? Nun, Sprache funktioniert auf mysteriöse Weise. Wenn ich jedoch eine Vermutung wagen müsste, würde ich sagen, das liegt daran, dass das Verbinden von etwas mit Masse, das nicht bereits auf diese Weise verbunden war, eine der Aktionen ist, auf die ein Elektroingenieur achtet. Wir haben auf diese Weise schon einmal Kurzschlüsse erzeugt. In diesem Fall ist diese Verbindung beabsichtigt. Indem er es „kurz“ nennt, macht die Person, die die Anweisungen schreibt, dem Arbeiter klar, dass, ja, tatsächlich,