電気は現代の生活に欠かせない要素であり、人類が電気を生産するために使用する主要な種類の燃料ですが 大きな懸念の源であり、現在の形の文明である限り、電気自体が必要とされます 持続します。 同時に、最初の安全上の事実の中で、事実上すべての子供が教えられているのは、電気は非常に危険である、または非常に危険である可能性があるということです。
さらに、人間が生成し、したがって大幅に制御できる電気は、ここでの話の一部にすぎません。 雷の現象は非常に幼い子供たちにもよく知られており、同時に大人にとっても畏敬の念と懸念の源です。 しかし、地球レベルでのその「ストライキ」は、潜在的に致命的であるのとほぼ同じくらい予測不可能であり、よく見ると 世界中の建物やその他の構造物へのアドオンは、この安全性の緊急性を強調しています 考慮。
電気接地、 とも呼ばれているアースは、電流が地面に流れ込み、過剰な電荷が蓄積して潜在的な危険を引き起こすのではなく、分散するための経路を提供します。 これが機能するのは、電気的に中性であると同時に巨大な地球が、大きな この「ゼロ電圧」に目立った変化がない電子の数（人間と業界の基準による） 状態。
電荷、電圧、電流の流れ
電荷物理学ではで測定されますクーロン. 基本的な（分割できない）電荷は、単一電子（e-）または陽子の電荷であり、大きさは1.6010です。-19 Cと電子の負の符号が与えられます。 反対に帯電した粒子の分離は、電圧、または電位差。これは、1クーロンあたりのジュール（J / C）で測定され、電子が正味の正電荷の方向に流れるように誘導します。電流.
- 同じ本質的な理由で、電子は正の端子または正味の正の電圧の他の領域に向かって流れたいと思っています 水は下り坂を「流れたい」：電位差ですが、の力ではなく電気力によって確立されます 重力。
この電子の流れは、C / sまたはアンペア（「アンペア」）、電圧源間のパスが導体ほとんどの金属と同様に、電流が容易に流れるようにします。 非導電性材料はと呼ばれます絶縁体、そしてそれらはプラスチック、木、ゴムを含みます（日用品の中に絶縁体が豊富にあることは明らかに良いことです）。 前の例えでは、川の流れの自然な流れを妨げるダムは、絶縁体のようなものです。誘電.
すべての材料は、優れた導体でさえ、いくつかの電気を持っています抵抗、Rオーム（Ω）で測定されます。 この量は、電圧と電流の流れの間の正式な関係を可能にします。オームの法則:
I = \ frac {V} {R}
接地はどのように機能しますか？
電流は、より高い電位からより低い電位に流れるものとして定義されます（これは同じ結果電子が負から正の方向に流れるので、この点を混同しないように注意してください！）2つの間に適切なパスが存在する場合。 たとえば、バッテリーの2つの端子が導線で接続されている場合、電流は最小の抵抗でループ内を自由に流れます。
ただし、電位差をつなぐ導電性の高い経路がない場合は、とにかく電流が流れる可能性があります。絶縁破壊電圧が十分に高い場合-上流の貯水池の前例のない量によって引き起こされたダムの構造的破損で発生するものとよく似ています。
- これが、落雷が「ストライキ」する理由です。 電流は空気などの誘電体に流れることが「できない」はずですが、雷の巨大な電圧がこの要因を圧倒します。
最も移動した電気経路... または求めた
電流は、水のように穏やかで岩だらけの傾斜を下って行くように、常に最も抵抗の少ない経路をたどろうとします。 それが多くの異なる絶縁材料によって妨げられている場合、それは最も絶縁性の低い（すなわち、最も導電性の高い）ものを通って流れたいと思うでしょう。 導電性パスが存在する場合、それは常に他のすべてよりもそのパスを選択します。
空気は絶縁体であり、人体は比較的導電性があります。 そのため、雷雨の際に野原で目立つと、感電の危険性が高くなります。避雷針簡単なことを証明することにより、接地経路を提供します。低抵抗落雷のターゲット。 稲妻はあなたよりも金属を通って流れるほうがいいので、それがあります。
避雷針から地面自体への経路には、すべての接地設定に不可欠な機能が1つあります。それは、途中で迂回しないことです。 他に選択肢がないため、電気は地球自体に直接流れ込みます。 これが、アースの「ワイヤ」が単線である必要がない理由です。 それらは金属フレームにすることができます、地球への道が完全に自己完結している限り、それは単純な回路であることを意味します。
- すでに示唆したように、地球は電荷を分散させる能力があるため、必要に応じて「電子供与体」としても機能します。 –避雷針のように「電子受容体」としてだけでなく、膨大な量にわたって正と負の両方 場合。
なぜ接地が重要なのですか？
避雷針は不可欠ですが、世界中の家庭、オフィス、製造工場の無数の電気回路のように、毎日のあらゆる瞬間に使用されるわけではありません。
電気回路では、アース線は、短絡またはその他の誤動作が発生した場合に、電流の追加パスを作成します。 回路コンポーネントに触れたときに衝撃を与える代わりに、電流はより導電性の高いアース線を通って流れます。 接地は、ショックを受けるのを防ぐだけでなく、そうでなければ「ショック」を与える電流サージから機器を安全に保ちます。
注：高電圧自体は害を及ぼしません。ただし、電圧差が大きいと、電荷がジャンプすることがより望ましくなり、そうすることで、より大きな電流が生成されます。 背の高い崖の端に立っているようなものだと考えてください。 問題なのは高い崖の上ではありません。 これは、足元の岩が重力の影響からあなたを「絶縁」しなくなり、空気があなたを容易に「伝導」できるようにした結果として、あなたが降りた後に起こることです（できればセーフティネットに！）。
三叉プラグ
家庭環境では、電化製品の表面に予期せぬ電荷が蓄積した場合、接地は「症状」と「病気」の両方を治療します。 これにより、不正な電荷が即座に「一方向」の出口になり、他の場所に拡散できるようになるだけでなく、回路の「上流」を遮断することで、不要な電荷の侵入を防ぐことができます。
典型的な最新のコンセントには3つの穴があります。2つの並んだスリットとその下のほぼ円形の開口部です。 小さい方の垂直スリットは、流入電流用の「ホット」ワイヤ（または文字通りプラグコンポーネント）用です。 その長いパートナーはニュートラル（出口）ワイヤー用です。 丸いプラグは回路の出口に直接接続されたアース線であるため、アプライアンスの表面に沿って流れる危険な電荷が地面に逃げる可能性があります。 このワイヤは、特定の電流レベルを超えると、回路全体が遮断され、すべての入力電流が停止するように設定されています。
接地の例
接地は安全を可能にします電圧安定化大規模な回路やシステムで。 電圧安定器は、入力電圧を保証します。入力電圧は、複合体内に入ると、実際には目的の値の周りで大幅に変動する可能性があります コンピュータマイクロプロセッサなどの敏感な回路は、Vを増減することにより、厳密に制約された値に正規化されます。 必要です。
アン検電器は、電荷誘導を使用して外部電荷の存在を通知する導体です。 これは、電子が互いに反発するという原理を使用しています。 帯電したガラス棒などの電子源の場合（静電気の例; 電子は、導電性（ただし中性！）の検電器の側面の近くに保持されているため、そこに「座る」だけです。これにより、ボール内の電子が可能な限り遠くに「押し出され」ます。 これはユニットの中心にあり、金属の「葉」が押し離されて、ロッドの先端の表面にあるボールの側面近くに集まった電子に信号を送ります。
これが起こると、球が伝導しているので、内部の電子の蓄積はどういうわけかバランスをとらなければなりません。 結果として、ご想像のとおり、正電荷はロッドの先端近くに集まります。
- 検電器の絶縁ベースを回避するためにアース線を適用すると、この状況が明らかに変わります。 どうやって？