credit: ExploratoriumCréez votre propre expérience de court-circuit avec une batterie et une longueur de fil conducteur.Dans le câblage résidentiel, le terme court-circuit peut être défini comme toute situation dans laquelle le courant dans le câblage établi d'un circuit est à la place dévié dans une voie inattendue sans résistance. Il s’agit essentiellement d’une situation dans laquelle le courant électrique "fuit" en dehors du câblage établi et circule où il n’est pas prévu. Le terme "court-circuit" est en fait assez précis, car cette voie accidentelle involontaire est en réalité un circuit "plus court" qu'un circuit standard: le flux de courant contourne les fils du circuit pour établir une voie plus courte jusqu'à sa destination finale.
Selon cette définition, un défaut à la terre peut techniquement être considéré comme un type de court-circuit, dans lequel le courant dans un fil chaud trouve un chemin plus court vers la terre. Cependant, dans le monde du câblage résidentiel de l'électricien, le terme court-circuit est généralement réservé pour décrire la situation lorsqu'un fil chaud touche directement un neutre câble.
- UNE défaut à la terre se produit dans les circuits résidentiels lorsqu'un fil chaud entre en contact avec le fil de terre ou un élément mis à la terre, tel qu'un boîtier métallique, et que l'électricité passe immédiatement à la terre. Une quantité considérable de courant circule pendant un défaut à la terre, ce qui est suffisant pour provoquer une électrocution et des incendies. Le danger d'électrocution existe si une personne est en contact avec le chemin de terre à travers lequel le courant circule.
- UNE court-circuit se produit lorsque le fil chaud entre en contact avec le neutre fil sans passer par une charge résistive. Une quantité énorme de courant circule également pendant un court-circuit et peut générer suffisamment de chaleur pour déclencher un incendie, mais provoque rarement une électrocution. La raison en est que le courant reste dans le circuit électrique et ne fuit pas, comme c'est le cas lorsqu'un défaut à la terre se produit. Cependant, cela ne veut pas dire qu'un court-métrage ne peut pas causer de blessures.
Expérience de court circuit
Vous pouvez démontrer vous-même un court-circuit avec une batterie de 6 volts, un court fil électrique de calibre 12 et une paire de pinces isolantes. Pliez le fil en forme de U pour lui permettre de toucher les deux bornes de la batterie en même temps. Tenez le fil avec la pince et touchez les bornes. En fonction de l'état de la batterie, des étincelles se formeront probablement. Lorsque vous retirerez le fil, vous remarquerez qu'il est chaud, tout comme la batterie. (Remarque: Ne faites pas cette expérience avec une batterie plus grosse, telle qu'une batterie de voiture de 12 volts, car elle pourrait être endommagée.)
Vous avez créé un court-circuit en fournissant un chemin à faible résistance permettant à l'électricité de circuler directement entre les bornes de la batterie. Le courant continu a généré de la chaleur résistive dans le fil, et si la même chose se produisait dans votre circuit domestique 120 volts alternatif, la chaleur aurait probablement suffi à faire fondre l'isolant du fil. C'est dangereux, mais pas aussi dangereux que les arcs électriques qui se seraient produits entre les fils.
credit: Shedu / iStock / GettyImagesL'expansion à partir d'un court-circuit a beaucoup en commun avec la foudre entre nuages.Le plus grand danger associé aux courts-circuits est arc électrique, ce qui se produit lorsque les conducteurs ne se touchent pas réellement, mais sont suffisamment proches pour permettre à l'électricité de traverser l'entrefer qui les sépare. Les étincelles qui en résultent sont essentiellement de la foudre et, comme la foudre, elles peuvent chauffer l'air à des températures ridiculement élevées, comparables à celles de la surface du soleil. Ils peuvent vaporiser du métal, ainsi toute personne proche d'un arc électrique peut être gravement blessée ou tuée.
Comment se produit un court-circuit
Le fil chaud dans les circuits résidentiels transporte la charge électrique de la source d'alimentation et le fil neutre renvoie la charge à la source. L'électricité contenue dans le fil chaud cherche constamment à retourner à la source ou à la terre, en suivant la route établie par les fils du circuit chaud et neutre et par les lampes, les appareils d'éclairage ou les appareils branchés à ce circuit. Tant que ce courant est confiné dans des fils protégés par une isolation, aucun problème n'existe. L'électricité est efficacement apprivoisée par un câblage qui offre une résistance aux flux d'électricité non contrôlés.
Chaque appareil électrique nécessite de l'électricité pour effectuer des travaux, et ceux-ci impliquent une résistance électrique limitant le flux de courant. Mais si le fil chaud touche le fil neutre sans passer à travers une charge, la résistance devient soudainement très faible, ce qui rend le flux de courant très élevé.
- Note technique: Puisque la tension (V) dans un circuit résidentiel est constante à 120 volts, le courant (I) et la résistance (R) ont une relation inverse selon la loi d'Ohm, V = IR.
Cet écoulement soudain et sans entrave du fil chaud vers le circuit neutre, interrompu par l'absence de charge résistante, constitue ce que l'on appelle un court-circuit. Une situation de court-circuit peut survenir pour plusieurs raisons:
- L'isolant séparant les fils chauds et neutres peut être usé dès l'âge, permettant ainsi aux fils d'entrer en contact.
- Un fil chaud ou neutre mal connecté peut se détacher d'un luminaire ou d'une prise et toucher l'autre.
- Sur une prise humide, l’électricité peut voyager d’une broche à l’autre dans l’eau.
- Un fil électrique peut subir des dommages qui exposent les fils et permettent au plus chaud de toucher le neutre.
- Le câblage interne d'un appareil peut être défectueux, laissant ainsi le fil chaud interne et le fil neutre en contact. Si vous branchez une lampe ou un autre appareil et que vous avez des étincelles ou un disjoncteur déclenché, il peut y avoir un court-circuit dans l'appareil lui-même.
credit: itsarasak thithuekthak / iStock / GettyImagesL'exécution d'un court-circuit peut faire fondre les bouchons et les prises.Il y a généralement des étincelles lorsqu'un court-circuit se produit, car les fils ne sont pas en contact permanent. Les étincelles génèrent suffisamment de chaleur pour faire fondre des dispositifs en plastique, tels que des prises de courant, des commutateurs et des bougies, et pour enflammer des matériaux inflammables à proximité.
Dispositifs de sécurité empêchant les dommages causés par les courts-circuits
Chaque maison possède un panneau de disjoncteurs, conçus pour détecter un flux de courant anormalement élevé et couper le courant quand ils le font. Si un circuit comporte un court-circuit, le disjoncteur se déclenchera et vous ne pourrez pas le réinitialiser avant de trouver le court-circuit et de le réparer. Une prise de courant ou un disjoncteur GFCI (interrupteur de courant de fuite à la terre) est principalement conçu pour détecter les anomalies de courant associées à des défauts à la terre, mais, comme tous les disjoncteurs, il s'éteindra également en cas de court-circuit.
crédit: Elite AnalysisLes disjoncteurs et les prises AFCI détectent la cause des arcs électriques par court-circuit et coupent le courant.Aucun de ces appareils n'est aussi sensible à un court-circuit qu’une prise ou un disjoncteur AFCI (interrupteur de courant de défaut d’arc). Les arcs électriques provoqués par un court-circuit sont généralement intermittents, et un GFCI ou un disjoncteur conventionnel peut l’ignorer. Un AFCI, cependant, est daigné détecter une anomalie de signal spécifique provoquée par un arc électrique, et il s'éteindra dès qu'il le fera. Pour cette raison, le code de l'électricité exige de plus en plus de points de vente AFCI dans des emplacements stratégiques dans des maisons et des établissements commerciaux. De nombreux fabricants proposent désormais des prises combinées GFCI / AFCI et des disjoncteurs.
Les arcs électriques ne sont pas toujours mauvais
Si vous pouvez contrôler la chaleur générée pendant un arc électrique, vous pouvez l’utiliser de différentes manières. C'est le principe du soudage à l'arc et par résistance.
Dans un circuit de soudage à l'arc de base, le métal à souder - le travail - est relié par un fil à une source d'alimentation à laquelle le fil de soudage est également connecté. Lorsque le soudeur déplace la tige suffisamment près du travail, il se produit un court-circuit qui provoque un arc électrique entre la tige et le travail. Cela génère des températures dans la gamme de 6 500 degrés Fahrenheit, qui sont suffisamment chaudes pour faire fondre le métal, ce qui permet à ce dernier de fusionner avec une autre pièce de métal se trouvant également dans la plage de l'arc.
crédit: EXTREME-PHOTOGRAPHER / iStock / GettyImagesLes soudeurs utilisent la chaleur produite par un arc électrique pour fondre le métal.Les arcs électriques ont été utilisés dans les premières ampoules jusqu'à ce qu'ils soient remplacés par des filaments incandescents. Il est encore utilisé dans certaines ampoules à incandescence modernes lorsqu'une source de lumière particulièrement intense, ou une source proche de la lumière du soleil, est nécessaire. La couleur de l'arc dépend des matériaux utilisés pour les électrodes. Les chercheurs peuvent donc analyser le spectre d'un arc créé par une paire d'électrodes pour identifier les matériaux qui les composent.
Ces applications et d'autres montrent que les arcs électriques provoqués par des courts-circuits peuvent être dangereux, mais ce n'est pas toujours mauvais.
