Короткое замыкание: путь без сопротивления

Короткое замыкание — это когда ток нашёл путь, где сопротивления почти нет. По закону Ома ток обратно пропорционален сопротивлению: уменьшили сопротивление в 1000 раз — ток вырос в 1000 раз. Ничего не сломалось в физике, просто схема перестала ограничивать себя.

Числа отрезвляют. Батарейка AA 1.5 В имеет внутреннее сопротивление примерно 0.15–0.3 Ом. Замкни её проводом: ток = 1.5 / 0.2 ≈ 7.5 А. Батарейка разогреется за секунды, электролит закипит, корпус разорвёт. Литиевый аккумулятор 18650 имеет внутреннее сопротивление 20–50 мОм: 4.2 / 0.03 ≈ 140 А — это уже сварка, а не батарейка. Именно поэтому литий-ионные сборки всегда идут с защитой.

Блок питания ведёт себя иначе: у него есть ограничение тока. Хороший лабораторный БП при коротком просто уйдёт в режим CC (constant current) и выдаст, например, 1 А при 0.1 В. Дешёвый адаптер может уйти в защиту и перезапускаться — ты увидишь мигание. USB-порт компьютера ограничивает 0.5–0.9 А и отключает порт.

Как это выглядит на практике: провод греется, пахнет палёной изоляцией, дорожка на плате чернеет, деталь трескается. Иногда ничего не видно — просто схема «не работает», потому что питание просело до 0.3 В.

Типичные способы случайно устроить КЗ:

— Забыл резистор перед светодиодом. Светодиод на 2 В, питание 5 В — лишние 3 В падают на чём угодно, и через кристалл идёт ток в разы больше номинала.
— Перепутал полярность электролитического конденсатора.
— Капля припоя между ножками микросхемы.
— Макетная плата: вставил ножку не в тот ряд, и питание попало на землю.

Защита простая и дешёвая: предохранитель (перегорит сам), резистор-ограничитель там, где ток маленький, и блок питания с ограничением тока, когда что-то проверяешь впервые. Лабораторный БП с выставленным лимитом 100 мА спасает больше деталей, чем любой мультиметр.

Проверь себя

Почему 9-вольтовая батарейка «Крона» при КЗ греется сильнее, чем 1.5-вольтовая AA?

У «Кроны» выше напряжение при сопоставимом внутреннем сопротивлении, а мощность P = U²/R. При 9 В и 2 Ом получается 40 Вт против 7.5 Вт у AA — и корпус маленький, тепло девать некуда.