Чему равно напряжение земли при коротком замыкании?

Земля является контрольной точкой, поэтому она всегда рассматривается как 0 вольт.

Конечно, при ударе молнии локальная область вокруг удара может создавать огромные потенциалы на метр, поэтому, если вы цените свою жизнь (и жизнь любых будущих детей, которых вы хотите родить), держите ноги близко друг к другу, если есть риск удара молнии.

Источник изображения

Земля цепи — это просто некоторая точка, от которой мы измеряем или эталонные напряжения. Если хотите, это место, где вы подключаете черный провод вашего мультиметра. Затем можно измерить все остальные напряжения относительно этой точки.

Из вышеизложенного должно быть ясно, что если вы подключите красный провод мультиметра к заземлению цепи, он всегда будет показывать 0 В, независимо от того, что происходит с батареей. (В реальной жизни это может быть немного сложнее, если в цепи заземления течет ток, а между двумя точками есть некоторое сопротивление.)

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Рисунок 1. И VM1, и VM2 будут считывать ноль вольт. Внутреннее сопротивление батареи ограничивает ток.

Сопротивление стандартной фольги для печатных плат составляет 0,0005 Ом (500 мкОм) на квадрат фольги --- для квадрата фольги любого размера.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Каждый квадрат равен 0,0005 Ом. Чтобы выйти из точки входа, есть 8 окружающих квадратов, таким образом, R этого первого кольца квадрата составляет 0,0005/8 = 0,00006 Ом. Затем следующее (в 3 раза больше) кольцо добавляет еще 0,00006 Ом. И т. д. Но в больших кольцах ток в основном направляется к выходному узлу НАЗНАЧЕНИЕ, и не все квадраты получают одинаковую плотность тока.

Земля — это всего лишь точка отсчета, она не обязательно должна быть реальной связью с землей.

Когда вы закорачиваете 9-вольтовую батарею, в игру вступают вещи, которые вы обычно можете игнорировать (например, последовательное сопротивление батареи). Это предотвращает изменение потенциала земли в зависимости от того, что вы выбираете в качестве точки отсчета земли.

В левой цепи последовательным сопротивлением батареи 1 Ом можно пренебречь, так как сопротивление нагрузки в 100 раз выше. R1 на самом деле мало что делает.

В правой цепи R3 действительно играет роль, он ограничивает ток, который будет течь. Полные 9В будут на R1. Земля по-прежнему будет 0 В, она не может даже измениться, так как земля означает, что она 0 В по определению .

Теоретически, если бы у вас была идеальная батарея с нулевым последовательным сопротивлением, при замыкании этой идеальной батареи протекал бы бесконечный ток. Но и тогда земля остается 0 В.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

Термин «Земля» исторически буквально означал землю: электрическое соединение с самой землей, обычно через стержень, вбитый в землю. Это использовалось в энергетических и телекоммуникационных системах для получения опорного напряжения, а иногда и в качестве обратного пути тока. В электронных схемах этот термин сохранился и обычно используется для обозначения отрицательной стороны источника питания, даже в тех случаях, когда цепь изолирована от фактического заземления. При анализе цепей «Земля» часто используется для указания опорной точки, от которой измеряются другие напряжения цепи; поэтому он по определению находится при нулевом напряжении.

В примере с батареей 9 В предположим, что вы указали отрицательную клемму как «землю». Если вы замкнете положительную клемму на землю, через короткое замыкание потечет ток, а положительная клемма будет (почти) при нуле вольт, поскольку физическая батарея, в отличие от идеального источника напряжения, имеет внутреннее сопротивление.

Землю и Землю часто путают. Лично я имею в виду Землю только как соединение с местной электроэнергией Земли, которая буквально связана с землей планеты, как указывали другие.

С другой стороны, заземление означает ссылку цепи и может, но не обязательно, быть подключено к земле.

Рассмотрим схему ниже: у нас есть два вольтметра, что они измеряют?

VM1, если он достаточно чувствителен, должен измерять положительное напряжение, потому что в соединении между его входами протекает ток. Теоретически у нас нулевое сопротивление, поэтому независимо от того, сколько ампер вытекает из закороченной батареи, оно должно быть равно нулю, но у нас никогда, за исключением, возможно, сверхпроводников, действительно нет нулевого сопротивления.

VM2 не видит падения тока батареи, поэтому видит 0 В, как и ожидалось.

Мы говорим о «локальных основаниях» по этой причине, каждый бит схемы также заботится о точке, на которую он ссылается, которая может быть не везде одинаковой, если задействованы значительные токи или на «высоких» частотах из-за индуктивных эффектов.

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}