Question

用闭合电路的欧姆定律解释为什么短路时会有烧毁电源的危险？

Answer 1

并不是所有的电源被短路都会导致灾难性后果。

E 为电源电动势（内外电路的总电压），r 为电源内电阻。

如果电源内阻 r 较大，即使短路，产生的短路电流 E/r 也不大，电源可能毫无危险。但是，如果 r 很小，就会产生非常巨大的短路电流，产生灾难后果------电线绝缘皮起火、电池爆炸燃烧、……。

以电动势 E=3.7V、内阻 r=0.05Ω的小型锂电池为例，外接 R=2Ω的负载时，电池放电电流 I=E/(r+R)≈1.805A，这样的电流锂电池完全可以承受。负载获得的电功率 P=I²·R≈6.516W，电池内部的热损耗功率 Pr=I²·r≈0.163W。这么低的热损耗，产生的热量可以及时的散发出去，电池内部的温升很低，电池安然无恙。

一旦用足够粗、电阻足够小（可视为零）的导线直接断路该电池的正负极，电池的短路放电电流将高达 I=E/r=74A，所有的电功率将全部消耗在电池内部转化为热，这个电热功率 Pr=I²·r=273.8W。如此巨大的热功率，短短几秒钟、十几秒钟内，积累的海量热量，就能引起电池内部电解液沸腾、气化，产生大量的气体和巨大的压力，迅速超过外包装（塑封、金封外壳）承受极限， 引发剧烈的爆炸！或者产生的高温熔化电极材料、熔穿隔板材料，引起火灾。

而一些内阻较大的电池，短路时即使不会爆炸起火，长时间短路，也会对电池内部结构造成严重破坏，轻则电能很快耗尽，重则造成电池报废无法充电（充电电池）。

如果是国家电网的交流电系统，由于电压很高、功率很大，一旦短路就会造成惊天动地的后果，如果短路保护装置跳闸动作迟缓或失灵，轻则烧断电线、点燃电线绝缘外皮引发火灾，严重的会引起开关柜爆炸、造成大面积断电，甚至对电网和发电厂的发电机组产生巨大的骚扰。即使是开关柜爆炸，造成的损失也是不可忽视的。