Elektricitet är en oundgänglig faktor i det moderna livet, och även om de viktigaste typerna av bränslen som människan använder för att producera den är en källa till stor oro, kommer själva elen att krävs så länge civilisationen i sin nuvarande form kvarstår. Samtidigt, bland de första säkerhetsfakta som praktiskt taget varje barn lärs ut är att el är, eller kan vara, extremt farligt.
Dessutom är den elektricitet som människor alstrar och kan kontrollera i stor utsträckning bara en del av historien här. Blixten är också bekant för mycket små barn, och det är samtidigt en källa till vördnad och oro även för vuxna. Men dess "strejker" på jordnivå är nästan lika oförutsägbara som de är potentiellt dödliga, och en noggrann titt på tillägg till byggnader och andra strukturer runt om i världen understryker brådskan i detta säkerhetsaspekt.
< em> Elektrisk jordning, även kallad jordning Elektrisk laddning i fysik mäts i coulombs Detta flöde av elektroner, mätt i C /s eller ampere Alla material, även bra ledare, har viss elektrisk motstånd Elektrisk ström definieras som flödar från högre potential till lägre potential ( vilket är samma resultat Men om det inte finns några mycket ledande banor som förbinder en potentialskillnad, kan ström flyta ändå till följd av dielektrisk nedbrytning Elektrisk ström, som vatten som tar sig ner till en mild, stenig lutning, försöker alltid ta vägen med minst motstånd. Om det hindras av ett antal olika isolerande material, kommer det att vilja strömma genom det minst isolerande (dvs mest ledande). Om en ledande väg finns, kommer den alltid att välja den banan över allt annat. Luft är en isolator, och människokroppen är relativt ledande. Så om du sticker ut i ett fält under en åskväder, är du i hög risk för elektrisk chock. Blixtstänger ger en jordningsväg genom att bevisa ett enkelt mål med låg motståndskraft för blixtnedslag. Blixten skulle hellre flöda genom metall än genom dig, så det är det. Vägen från blixtstången in i marken har ett väsentligt inslag i alla jordningsinställningar: Inga omvägar längs vägen! Elektriciteten flyter direkt in i jorden själv eftersom den inte har några andra alternativ. Det är därför jordbundna "ledningar" inte behöver vara enkla ledningar; de kan vara metallramar, så länge vägen till jorden är helt fristående, vilket betyder att det är en enkel krets. Även om blixtnedslag är viktiga, används de inte varje ögonblick varje dag, som otaliga elektriska kretsar i hem, kontor och tillverkningsanläggningar över hela världen. I en elektrisk krets skapar en jordledning en ytterligare sökväg för ström vid kort eller annat fel. Istället för att chocka dig när du berör kretskomponenter, kommer strömmen istället att strömma genom den mer ledande jordledningen. Jordning förhindrar dig inte bara från att bli chockad, utan skyddar också din utrustning mot strömavbrott som annars skulle "chocka" den också. Obs: Högspänning i sig skadar inte. Men en stor spänningsskillnad gör det mer önskvärt för laddningen att hoppa, och skapar därmed en större ström. Tänk på det som att stå på kanten av en hög klippa. Det är inte på högklippan som är problemet. Det är vad som händer när du går av som ett resultat av att berget under foten inte längre "isolerar" dig från gravitationens inflytande och låter luft enkelt "leda" dig (förhoppningsvis i ett säkerhetsnät!). I hushållsinställningar behandlar jordning både "symptomet" och "sjukdomen" i händelse av en oväntad ansamling av laddningar på apparaternas ytor. Det tillåter inte bara att de rogue laddar en omedelbar "enkelriktad" utgång så att de kan spridas någon annanstans, utan det förhindrar också inträde av mer oönskade laddningar genom att avbryta kretsen "uppströms." tre hål: två slitsar sida vid sida och en nästan rund bländare under. Den mindre vertikala slitsen är för den "heta" ledningen (eller bokstavligen, pluggkomponent) för inkommande ström; dess längre partner är för den neutrala (utgången) ledningen. Den runda kontakten är en jordkabel som är direkt ansluten till en utgång från kretsen, så farliga laddningar som annars skulle rinna längs en apparats yta kan fly för marken. Denna tråd är inställd så att över en given strömnivå bryts hela kretsen och all inkommande ström stannar. Jordning möjliggör säker spänningsstabilisering och i stort kretsar och system. En spänningsstabilisator säkerställer att inkommande spänning, som faktiskt kan variera avsevärt runt det önskade värdet en gång i komplexa och känsliga kretsar som en datormikroprocessor, normaliseras till ett tätt begränsat värde genom att öka eller minska V vid behov. Ett elektronoskop Eftersom detta händer, bygga -up av elektroner inuti måste balanseras på något sätt, eftersom sfären är ledande. Som en konsekvens samlar positiva laddningar, som du kan förutsäga, nära spetsen av stången.
, ger en väg för ström att rinna i marken och överskott av elektrisk laddning för att spridas istället för att byggas upp och skapa en potentiell fara. Detta fungerar eftersom jorden, elektrisk neutral men också enorm, både kan acceptera och tillhandahålla ett stort antal elektroner (enligt mänsklig industristandard) utan märkbara förändringar i detta "nollspänning" -läge.
Laddning, spänning och strömflöde
. Den elementära (odelbara) laddningen är den på en enda elektron (e-) eller proton, med en storlek på 1,60 10 -19 C och ges ett negativt tecken för elektroner. Separationen av motsatt laddade partiklar skapar en spänning
eller elektrisk potentialskillnad, som mäts i joule per coulomb (J /C) och får elektroner att flyta i riktning mot en nettopositiv laddning, en rörelse som kallas elektrisk ström
.
("ampere"), inträffar endast om vägen mellan spänningskällorna är en ledare och lätt tillåter strömflöde, som de flesta metaller. Icke ledande material kallas isolatorer och, och de inkluderar plast, trä och gummi (ett överflöd av isolatorer bland vardagsprodukter är helt enkelt en bra sak). I den föregående analogin är en damm som håller tillbaka det naturliga flödet av flodström som en isolator, eller dielektrisk
.
, betecknad R
och uppmätt i ohm (Ω). Denna kvantitet möjliggör ett formellt samband mellan spänning och strömflöde, kallad Ohms lag: I \u003d V /R.
Hur fungerar jordning?
som elektroner som flyter i en negativ till positiv riktning - var noga med att inte förväxla denna punkt!) förutsatt att det finns en lämplig väg mellan de två. När de två polerna på ett batteri är anslutna med en ledande tråd, till exempel, flyter ström fritt i en slinga med minimal motstånd.
om spänningen är tillräckligt hög - ungefär som vad som skulle inträffa med en strukturell brist på en dam som orsakats av en aldrig tidigare skådad volym i uppströms reservoar.
Den elektriska vägen som mest rest ... eller sökte
Varför är jordning viktig?
The Three-Pronged Plug
Exempel på jordning |
är en ledare som använder laddningsinduktion för att signalera närvaron av externa laddningar. Detta använder principen att elektroner stöter varandra. Om en källa till elektroner som en laddad glasstav (ett exempel på statisk elektricitet; elektroner bara "sitter" där eftersom glas isolerar) hålls nära sidan av det ledande (men neutrala!) Elektroskopet, "skjuter" det elektroner i bollen så långt borta de kan gå. Detta är i mitten av enheten, där metall "blad" skjuts isär för att signalera elektroner samlade nära sidan av bollen på ytan av spetsen av stången.
