Почему при соединении с землей не протекает ток?

Кажется, этот вопрос задавали несколько раз на форумах. Я исследовал проблему, но так и не смог найти ответ, который я могу хотя бы интуитивно понять. Так почему же в этой простой схеме нет утечки тока на землю? Предположим, что это настоящее заземление (например, стержень в земле).

Обновление: я даю изученные ответы ниже, но не как единственные варианты. Меня не устраивает ни один из них, и я даю свое объяснение, почему. Поэтому я надеюсь на уточнение или альтернативный ответ.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Ответы, которые я нашел: -

  1. Здесь Только с одним соединением с землей нет цепи, через которую протекает ток. Он не может течь «на» землю, потому что ему некуда течь. Нет никакой разницы между землей и проводом, болтающимся на ветру. Однако, чтобы протекал ток, должна быть разность потенциалов. А поскольку земля и обратка аккумулятора имеют одинаковый потенциал - почему бы току предпочитать течь именно в точку обратки. Особенно учитывая, что земля может поглотить все электроны, генерируемые батареей (в отличие, например, от куска проволоки).

  2. Здесь земля не является отличным проводником, и хотя она параллельна сети, величина тока, возвращающегося через землю, настолько мала, что фактически равна нулю. Во-первых, этот ответ подразумевает, что происходит некоторая утечка, которая зависит только от сопротивления земли. . Также я не понимаю, какое сопротивление учитывается. Где измеряется? Я думаю, что ответ также связан с несколькими соединениями цепи с землей.

Итак, кто-нибудь может дать реальное физическое объяснение этому?

1) Если есть разность потенциалов, она выравнивается сразу после подключения. Так что да, будет мгновенный ток. 2) Я думаю, что это не ответ.
@ЕвгенийШ. Тогда вопрос, почему это остановилось. Течение тока может идти либо по пути к земле, либо по обратному пути. И то, и другое с одинаковым потенциалом. Почему второе предпочтительнее?
2) более применим к сети переменного тока, где могут иметь место утечки и/или емкостная связь с землей, вызывающие протекание небольших (переменных!) токов. Но ваш пример DC, так что 2) просто не применяется.
@Bimpelrekkie Так какой же правильный ответ?
Я говорю, что 2 не применяется, поэтому.....
Земля и возврат - одна и та же точка .
@ЕвгенийШ. Если они одинаковые, почему ток не течет на землю.
Давайте повернем это, почему ток течет в землю? Что произойдет, если это произойдет? Как бы вы заставили этот ток течь в землю? Будет ли поток электронов идти из цепи в землю? Это устойчиво?
@Bimpelrekkie Он просто потечет туда. Частично (половина тока) в обратку для поддержания работоспособности аккумулятора и частично (еще половина) в землю.
Ток будет течь только между точками, имеющими разность потенциалов. Чтобы поддерживать разность потенциалов с течением времени, вам нужна замкнутая цепь. Если у вас есть разность потенциалов в разомкнутой цепи, через короткое время она уравняется. Вот и все. Путь к земле открыт. путь к аккумулятору закрыт.
@ЕвгенийШ. Электрон, достигающий заземления, не знает, в каком направлении цепь замкнута или разомкнута. Она течет к самым низким потенциалам. Оба пути имеют одинаковый потенциал.
Он просто будет течь туда. Частично (половина тока) в обратку для поддержания работоспособности аккумулятора и частично (еще половина) в землю. Это действительно неправда. Ток течет по петлям и не может разделиться на полпути куда-то еще, не вернувшись назад.
Но если электрон выбирает землю, то земля становится отрицательно заряженной, что затрудняет движение электрона туда. Так что не будет.
@Борис Да. Теперь представьте, что электрон «выбирает» неверный путь и летит к земле. Теперь потенциал земли изменился! Так что следующий электрон пойдет в другую сторону, пока потенциалы снова не сравняются.
@Bimpelrekkie Вся идея земли в том, что она не может заряжаться.
@ Борис Это относительно. Таким образом, схема становится «разряженной» (или «разряжаемой?»), если хотите.
Вся идея земли в том, что она не может заряжаться. Ерунда , если я заряжаю металлический предмет, земля разряжается. Общая сумма заряда должна оставаться постоянной .
@Bimpelrekkie en.wikipedia.org/wiki/Ground_(электричество) «земля» обычно идеализируется как бесконечный источник или приемник заряда, который может поглощать неограниченное количество тока без изменения своего потенциала.
ток без изменения своего потенциала Это правильно, и я тоже прав, почему так? Поскольку Земля намного больше, чем мой объект, то на Земле в целом смещение заряда не имеет большого значения, но имеет значение для моего маленького объекта.
В любом случае. Вернемся к нашей любимой аналогии с водой и трубами. Рассматривайте аккумулятор как насос, а землю как резервуар с очень высоким (или низким, или любым другим) давлением воды. вызовет ли подключение замкнутого контура трубы/насоса какой-либо поток воды в/из этого резервуара?
который может поглощать неограниченное количество тока без изменения своего потенциала И откуда берется этот заряд? Он где-то сделан? Нет, заряд — это электрон, отнятый от своего атома, или атом, у которого отняли электрон (ион).
Что конкретно вам не понятно? Мой ответ предполагает, что у вас есть схема, как нарисовано. Один из @Trevor признает, что в реальном мире есть паразитные компоненты, которые не показаны на принципиальной схеме. Оба правильны, если вы понимаете их в том смысле, в каком они предназначены. Пожалуйста, объясните, где вам нужны дополнительные разъяснения.
@Борис Вы правы. Существует утечка электронов, вытекающих из вашей цепи из-за случайного движения электронов; однако это отменяется таким же количеством электронов, втекающих в вашу цепь. Ток отсутствует, потому что нет чистого потока электронов из-за того, что земля и отрицательная клемма батареи имеют одинаковый потенциал напряжения.
@jstarr, почему электроны возвращаются? Есть ЭДС, толкающая заряды по проводу от + к -. Возникает вопрос, почему толкает его на возврат, а не на землю. Оба пути имеют одинаковый потенциал
@Boris, нет, они не с одинаковым потенциалом, и даже если бы они были, нижняя часть батареи отрицательна по отношению к верхней, и электроны движутся по цепи снизу вверх. Никакие дополнительные электроны не добавляются и не удаляются из цепи, как это было бы в случае, если бы что-то пересекало заземление.
Должно быть, здесь много гнутых монеток... ни одна из них, кажется, не падает... Это говорит мне о том, что у ОП есть какая-то неправильная базовая концепция в голове, на которую не будет ответа, пока мы не узнаем, что это такое.
Вопрос «2» касается случаев, когда у вас есть два заземления.

Ответы (4)

На самом деле в заземлении есть ток, но его недостаточно для измерения выше уровня окружающего шума.

Ниже приведена ваша эквивалентная схема.

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

ДОБАВЛЕНИЕ

Таким образом, мы обычно игнорируем этот ток утечки в цепях постоянного тока. Итак, давайте посмотрим на ваш вопрос с другой стороны.

На данный момент представьте, что произойдет, если электрон упадет в этот «сток» на землю. Что происходит с остальной частью цепи?

Внезапно у него будет недостающий электрон, и он будет иметь чистый положительный заряд. Земля теперь имеет дополнительный электрон и имеет отрицательный заряд. Это означает, что на заземляющем проводе есть обратное напряжение, которое немедленно заставит электрон вернуться в цепь.

Произошло бы обратное, если бы каким-то образом из земли прилетел лишний электрон. Цепь будет иметь отрицательный потенциал, а земля будет положительной. Посетивший электрон немедленно оттолкнется.

На самом деле именно эта возвращающая сила в первую очередь предотвращает пересечение соединения электронами. Это самостабилизирующееся состояние.

Хммм - я не уверен в точности вашего резистора 1е16...
@Trevor Сопротивление воздуха? А если контур заключен в вакуум? И только провод заземления "протыкает" вакуумную камеру.
@brhans да, это было очень грубое приближение, и оно будет сильно различаться ... хотя важен показатель степени ... огромный # = b.all current ;) Однако все сильно меняется, когда это высокочастотный источник напряжения.
@ Борис, действительно, в вакууме у вас все еще есть сопротивление ... но это усложняется.
@Boris, дело в том, что вам нужна петля с более высоким потенциалом, чтобы ток протекал по этому проводу. Теперь вы получите петлю, будь то из-за утечки воздуха или импеданса вакуума, но ток, который будет течь по этой петле, настолько мал, что вы можете принять его за ноль для цепи постоянного тока. Однако высокочастотный источник питания будет другим.
@Trevor Я думаю, что для протекания тока должна быть разность потенциалов. период. Петля необходима любому разумному устройству, генерирующему ЭДС, для поддержания этой разности потенциалов.
@Boris Борис, это правильно, чтобы ток протекал, вам нужны две вещи: петля и разность потенциалов.
Я все еще не вижу здесь тока заземления. Как р а я р находится параллельно с р 2 поэтому тока в земле нет. Если бы у вас было два отдельных заземляющих соединения, то некоторый ток мог бы течь из одного, но он протекал бы обратно в другое, поскольку ток из батареи также должен был бы течь в него, чтобы не нарушить токовый закон Кирхгофа.
@WarrenHill это не имеет значения. Существует сопротивление утечке из верхней части батареи через воздух и обратно через землю в нижнюю часть батареи. Он может быть незначительным, но он все же есть. Законы Кирхгофа продолжают действовать.
@Trevor Я знаю, что я здесь педантичен, но это верно только в том случае, если есть отдельные заземления, напряжение от верхней части батареи находит путь к земле по воздуху. Согласитесь, это ничтожно мало, и земля, как р а я р очень большой. Это заземляющее соединение не обязательно предназначено, оно может быть, например, заземленным корпусом соседнего компьютера. но этот ток должен возвращаться через преднамеренное заземление или по другому маршруту, чтобы гарантировать, что мы не сломаем KCL. Выходной ток батареи должен быть равен ее обратному току.
@Trevor Тревор, я бы принял ваш ответ, зная, что с двумя соединениями есть альтернативный путь возврата.
@WarrenHill да, действительно существует множество путей с высоким импедансом. Но поскольку ОП специально спрашивает о токе в его жестком соединении с землей, это единственное, что я хочу здесь упомянуть. и да, на самом деле верхняя часть батареи обратно к этому проводу будет идти по многочисленным маршрутам, чтобы добраться туда, некоторые из которых подходят к этой заземляющей линии ... но это не имеет отношения к вопросу.

Это объясняет Кирхгоф . У него есть два закона: закон напряжения и закон тока.

Я не буду объяснять закон напряжения, так как это не то, о чем вы спрашиваете, но действующий закон просто гласит:

Сумма всех токов в узел равна нулю

альтернативно:

Сумма всех токов из узла равна нулю

В случае вашей простой схемы это означает, что ток я 1 вытекающий из верхней части вашей батареи равен току я 2 течет в батарею.

Поскольку батарея и резистор включены последовательно с резистором, то ток, протекающий в нижний узел через резистор, равен я 1 .

Назовем ток, текущий на землю я 3 .

я 3 "=" я 1 − я 2 "=" 0 с я 1 "=" я 2 .

Не уверен, что Кирхгоф применим здесь, поскольку добавление заземления нарушает предположение о «модели с сосредоточенными элементами», к которой применим Кирхгоф. Особенно второе предположение о постоянном заряде, поскольку земля эффективно заставляет заряд «исчезать» из цепи.

В схеме из вашего вопроса функция заземления заземления имеет контрольную точку, то есть точку с нулевым потенциалом. С этого момента вы можете указать все напряжения в узлах схемы. Это удобно для анализа, скажем, узловым методом.

Нет связи с током. Является соглашением о назначении узла как узла с нулевым потенциалом.

я специально упомянул, что это не точка отсчета. Но реальное заземление.

Так почему же в этой простой схеме нет утечки тока на землю? Предположим, что это настоящее заземление (например, стержень в земле).

На принципиальной схеме не показаны элементы, которые могли бы вызвать протекание тока на землю. Если ток ДЕЙСТВИТЕЛЬНО течет к узлу «земля-земля», является ли он положительным? Отрицательный? переменный ток? ОКРУГ КОЛУМБИЯ?

Проще говоря, эта схема не создает никакого выходного тока, если только не существуют другие элементы схемы, которые не показаны. Если есть грозовое облако и удары молнии, БУДЕТ ток на землю. Это, однако, не является частью схемы, поэтому не является частью уравнения. Таким образом, мы остаемся с прогнозируемым «нулевым» током.

Почему при соединении с землей не протекает ток?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v