Phản ứng bảo vệ liên động của cầu chì

Khi xảy ra hiện tượng quá tải hoặc ngắn mạch không thể chấp nhận được trong mạch điện, cấu trúc mạng tinh thể bên trong dây cầu chì bắt đầu bị phân rã, khởi động một loạt các quá trình vật lý phức tạp được thiết kế để ngắt mạch một cách an toàn. Vật liệu nóng chảy (thường được làm từ các kim loại như bạc hoặc đồng) nóng lên nhanh chóng do hiệu ứng Joule, làm tăng cường chuyển động nhiệt của các nguyên tử và làm biến dạng cấu trúc mạng tinh thể có trật tự của nó. Sự thay đổi nhỏ này là điểm khởi đầu để cầu chì tự ngắt thực hiện chức năng bảo vệ của nó.

Khi nhiệt tiếp tục tích tụ, vật liệu nóng chảy nhanh chóng đạt đến và vượt quá điểm nóng chảy của nó, trải qua quá trình chuyển pha từ rắn sang lỏng. Tại các điểm yếu được thiết kế như phần cổ, kim loại nóng chảy sẽ bị đứt trước. Trong một số sự cố năng lượng cao, vật liệu nóng chảy thậm chí có thể bị nung nóng trực tiếp và bốc hơi, giãn nở thể tích gấp hàng chục nghìn lần ngay lập tức. Tại thời điểm này, không khí bị ion hóa bởi hơi kim loại tạo thành một hồ quang điện nhiệt độ cao tại điểm đứt, nếu không được kiểm soát, sẽ tiếp tục dẫn điện và gây nguy hiểm.