Crie seu próprio experimento de curto-circuito com uma bateria e um fio condutor.Na fiação residencial, o termo curto circuito pode ser definido como qualquer situação em que a corrente na fiação estabelecida de um circuito seja desviada para um caminho inesperado que não tem resistência. É essencialmente uma situação em que a corrente elétrica "vaza" fora da fiação estabelecida e flui para onde não se destina. O termo "curto-circuito" é realmente bastante preciso, porque esse caminho acidental e não intencional é realmente um circuito "mais curto" que um circuito padrão - o fluxo de corrente passa pelos fios do circuito para estabelecer um caminho mais curto para o seu destino final.
Por essa definição, uma falta à terra pode tecnicamente ser vista como um tipo de curto-circuito, no qual a corrente em um fio quente encontra um caminho mais curto para o aterramento. No entanto, no mundo da fiação residencial do eletricista, o termo curto-circuito geralmente é reservado para descrever a situação em que um fio quente toca diretamente um neutro fio.
- UMA falha à terra ocorre em circuitos residenciais quando um fio quente entra em contato com o fio terra ou com um elemento aterrado, como uma caixa de metal, e a eletricidade flui imediatamente para o terra. Uma quantidade tremenda de corrente flui durante uma falta à terra, o suficiente para causar eletrocussão e incêndios. O perigo de eletrocussão ocorre se uma pessoa estiver em contato com o caminho de aterramento pelo qual a corrente flui.
- UMA curto circuito ocorre quando o fio quente entra em contato com o neutro fio sem passar por uma carga resistiva. Uma quantidade enorme de corrente também flui durante um curto-circuito e pode gerar calor suficiente para iniciar um incêndio, mas raramente causa eletrocussão. A razão pela qual isso não ocorre é que a corrente permanece no circuito elétrico e não vaza, como ocorre quando ocorre uma falta à terra. No entanto, isso não quer dizer que um curta não possa causar ferimentos.
Experiência em curto-circuito
Você pode demonstrar um curto-circuito com uma bateria de 6 volts, um fio curto de calibre 12 e um par de alicates isolados. Dobre o fio em forma de U, que permita tocar nos dois terminais da bateria ao mesmo tempo. Segure o fio com o alicate e toque nos terminais. Dependendo da condição da bateria, você provavelmente verá faíscas e, ao remover o fio, notará que ela e a bateria estão quentes. (Nota: Não faça esse experimento com uma bateria maior, como uma bateria de carro de 12 volts, pois ela pode ser danificada.)
Você criou um curto-circuito fornecendo um caminho de baixa resistência para que a eletricidade flua diretamente entre os terminais da bateria. A corrente DC gerou calor resistivo no fio e, se o mesmo acontecesse em seu circuito doméstico de 120 volts CA, o calor provavelmente seria suficiente para derreter o isolamento do fio. Isso é perigoso, mas não tão perigoso quanto o arco elétrico que teria ocorrido entre os fios.
O arco de um curto-circuito tem muito em comum com os relâmpagos nuvem-a-nuvem.O maior risco associado a curtos-circuitos é arco elétrico, o que ocorre quando os condutores não estão realmente se tocando, mas estão próximos o suficiente para permitir que a eletricidade salte através do espaço de ar que os separa. As faíscas resultantes são basicamente raios e, como os raios, podem aquecer o ar a temperaturas ridiculamente altas, comparáveis às da superfície do sol. Eles podem vaporizar o metal, para que qualquer pessoa próxima a um arco elétrico possa ser gravemente ferida ou morta.
Como ocorre um curto-circuito
O fio quente nos circuitos residenciais carrega a carga elétrica da fonte de energia e o fio neutro carrega a carga de volta à fonte. A eletricidade no fio quente procura constantemente retornar à fonte ou ao terra, seguindo a rota estabelecida pelos fios do circuito quente e neutro e por quaisquer lâmpadas, luminárias ou aparelhos conectados a esse circuito. Enquanto essa corrente estiver confinada em fios protegidos por isolamento, não haverá problemas. A eletricidade é efetivamente domada por fiação que oferece resistência ao fluxo descontrolado de eletricidade.
Todo dispositivo elétrico requer eletricidade para funcionar, e esse trabalho envolve resistência elétrica, o que limita o fluxo de corrente. Mas se o fio quente toca o neutro sem passar por uma carga, a resistência repentinamente se torna muito baixa e isso faz com que a corrente flua muito alta.
- Nota técnica: Como a tensão (V) em um circuito residencial é constante de 120 volts, a corrente (I) e a resistência (R) têm uma relação inversa de acordo com a Lei de Ohm, V = IR.
Esse súbito fluxo desimpedido do fio quente para o caminho neutro, interrompido por nenhuma carga resistida, é o que é conhecido como um curto-circuito. Uma situação de curto-circuito pode ocorrer por vários motivos:
- O isolamento que separa os fios quentes e neutros pode ser desgastado desde a idade, permitindo que os fios entrem em contato.
- Um fio quente ou neutro mal conectado pode se soltar de uma luminária ou tomada e tocar no outro.
- Em um plugue molhado, a eletricidade pode viajar de uma ponta a outra através da água.
- Um fio elétrico pode sofrer danos que expõem os fios e permite que o fio quente toque no neutro.
- A fiação interna de um aparelho pode estar com defeito, permitindo que o fio quente interno e o fio neutro se toquem. Se você conectar uma lâmpada ou outro aparelho e detectar faíscas ou um disjuntor disparado, pode haver um curto no próprio dispositivo.
Crédito: itsarasak thithuekthak / iStock / GettyImagesArquivar de um curto-circuito pode derreter plugues e tomadas.Geralmente há faíscas quando ocorre um curto, porque os fios não estão em contato permanente. As faíscas geram calor suficiente para derreter dispositivos de plástico, como tomadas, interruptores e plugues, e para inflamar materiais inflamáveis nas proximidades.
Dispositivos de segurança que evitam danos causados por curtos-circuitos
Toda casa possui um painel de disjuntores, e os disjuntores são projetados para detectar um fluxo de corrente anormalmente alto e desligar a energia quando o fazem. Se um circuito tiver um curto, o disjuntor disparará e você não poderá redefini-lo até encontrar o curto e corrigi-lo. Uma tomada ou disjuntor GFCI (interruptor de corrente de falta à terra) foi projetado principalmente para detectar anomalias de corrente associadas a falhas no terra, mas, como todos os disjuntores, também será desligado quando ocorrer um curto-circuito.
Os disjuntores e tomadas AFCI detectam a causa do arco por curtos-circuitos e reduzem a potência.Nenhum desses dispositivos é tão sensível a um curto-circuito quanto uma tomada ou disjuntor AFCI (interruptor de corrente de falha de arco). O arco de um curto-circuito geralmente é intermitente, e um GFCI ou um disjuntor convencional pode perdê-lo. Um AFCI, no entanto, é designado para detectar a anomalia específica do sinal causada pelo arco, e será desligada assim que ocorrer. Por esse motivo, o código elétrico exige cada vez mais pontos de venda da AFCI em locais estratégicos em residências e estabelecimentos comerciais. Muitos fabricantes agora oferecem tomadas combinadas GFCI / AFCI e disjuntores.
O arco elétrico nem sempre é ruim
Se você pode controlar o calor gerado durante um arco elétrico, pode utilizá-lo de várias maneiras. Esse é o princípio por trás da soldagem a arco e resistência.
Em um circuito básico de soldagem a arco, o metal a ser soldado - o trabalho - é conectado por um fio a uma fonte de energia à qual a haste de soldagem também está conectada. Quando o soldador move a haste o suficientemente perto do trabalho, ocorre um curto-circuito que faz com que a eletricidade se arqueie entre a haste e o trabalho. Isso gera temperaturas na faixa de 6.500 graus Fahrenheit, que são quentes o suficiente para derreter o metal, de modo que possam se fundir com outro pedaço de metal que também esteja no alcance do arco.
Os soldadores usam o calor dos arcos elétricos para fundir os metais. - Foto: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImagesO arco elétrico foi usado nas lâmpadas mais antigas até ser substituído por filamentos brilhantes. Ainda é usado em algumas lâmpadas incandescentes modernas quando é necessária uma fonte de luz particularmente brilhante, ou uma que se aproxime da luz do sol. A cor do arco depende dos materiais dos eletrodos, para que os pesquisadores possam analisar o espectro de um arco criado por um par de eletrodos para identificar os materiais nos eletrodos.
Essas e outras aplicações mostram que a causa de arco elétrico por curto-circuito pode ser perigosa, mas nem sempre é ruim.
