ไฟฟ้าเป็นปัจจัยที่ขาดไม่ได้ในชีวิตสมัยใหม่ และถึงแม้ว่าเชื้อเพลิงหลักๆ ที่มนุษย์ใช้ในการผลิตไฟฟ้าก็ตาม เป็นแหล่งของความกังวลอย่างมาก ไฟฟ้าเองจะต้องตราบเท่าที่อารยธรรมในรูปแบบปัจจุบันของมัน ยังคงมีอยู่ ในขณะเดียวกัน ข้อเท็จจริงด้านความปลอดภัยประการแรกๆ ที่เด็กแทบทุกคนได้รับการสอนก็คือไฟฟ้ามีหรืออาจเป็นอันตรายอย่างยิ่ง
นอกจากนี้ กระแสไฟฟ้าที่มนุษย์สร้างขึ้นและสามารถควบคุมได้ในระดับที่ดีนั้นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราวเท่านั้น ปรากฏการณ์ฟ้าผ่ายังคุ้นเคยกับเด็กเล็กๆ เช่นกัน และในขณะเดียวกันก็ทำให้เกิดความกลัวและความกังวลแม้กระทั่งผู้ใหญ่ แต่ "การจู่โจม" ของมันที่ระดับโลกนั้นแทบจะคาดเดาไม่ได้เนื่องจากอาจถึงตายได้ และเมื่อมองอย่างใกล้ชิด ส่วนเสริมของอาคารและโครงสร้างอื่น ๆ ทั่วโลกเน้นย้ำถึงความเร่งด่วนของความปลอดภัยนี้ การพิจารณา.
กราวด์ไฟฟ้าเรียกอีกอย่างว่าการต่อสายดิน, จัดให้มีเส้นทางสำหรับกระแสไหลลงสู่พื้นดินและประจุไฟฟ้าส่วนเกินจะกระจายตัวแทนการสร้างและสร้างอันตรายที่อาจเกิดขึ้น สิ่งนี้ได้ผลเพราะโลกที่เป็นกลางทางไฟฟ้าแต่ยังมีขนาดมหึมา มีทั้งยอมรับและให้ขนาดใหญ่ จำนวนอิเล็กตรอน (ตามมาตรฐานอุตสาหกรรมมนุษย์) โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลง "แรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์" นี้อย่างเห็นได้ชัด สถานะ.
ประจุ แรงดันและกระแสไหล
ค่าไฟฟ้าในวิชาฟิสิกส์มีหน่วยวัดเป็นคูลอมบ์. ประจุพื้นฐาน (แบ่งแยกไม่ได้) คืออิเล็กตรอนตัวเดียว (e-) หรือโปรตอน ที่มีขนาด 1.60 10-19 C และให้เครื่องหมายลบสำหรับอิเล็กตรอน การแยกอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามสร้าง aแรงดันไฟฟ้าหรือความต่างศักย์ไฟฟ้าที่วัดเป็นจูลต่อคูลอมบ์ (J/C) และเหนี่ยวนำให้อิเล็กตรอนไหลไปในทิศทางของประจุบวกสุทธิ การเคลื่อนที่ที่เรียกว่ากระแสไฟฟ้า.
- อิเล็กตรอน "ต้องการ" ไหลไปยังขั้วบวกหรือบริเวณอื่นของแรงดันบวกสุทธิด้วยเหตุผลสำคัญเดียวกัน same น้ำ "ต้องการ" ไหลลงเนิน: ความต่างศักย์ แต่ถูกกำหนดโดยแรงไฟฟ้าแทนแรงของ แรงโน้มถ่วง
การไหลของอิเล็กตรอนนี้ วัดเป็น C/s หรือแอมแปร์("แอมป์") จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเส้นทางระหว่างแหล่งจ่ายแรงดันคือ aตัวนำและยอมให้กระแสไหลผ่านได้เช่นเดียวกับโลหะส่วนใหญ่ วัสดุที่ไม่นำไฟฟ้าเรียกว่าฉนวนซึ่งรวมถึงพลาสติก ไม้ และยาง (การมีฉนวนกันไฟฟ้าจำนวนมากในผลิตภัณฑ์ประจำวันนั้นถือว่าดีทีเดียว) ในความคล้ายคลึงก่อนหน้านี้ เขื่อนกั้นกระแสน้ำตามธรรมชาติของแม่น้ำเป็นเหมือนฉนวน หรืออิเล็กทริก.
วัสดุทั้งหมดแม้แต่ตัวนำที่ดีก็มีไฟฟ้าอยู่บ้างแนวต้าน, หมายถึงRและวัดเป็นโอห์ม (Ω) ปริมาณนี้ทำให้เกิดความสัมพันธ์อย่างเป็นทางการระหว่างแรงดันและกระแสเรียกว่ากฎของโอห์ม:
ผม=\frac{V}{R}
การต่อสายดินทำงานอย่างไร?
กระแสไฟฟ้าถูกกำหนดให้ไหลจากศักย์สูงไปสู่ศักย์ต่ำ (ซึ่งก็คือผลลัพธ์เดียวกันในขณะที่อิเล็กตรอนไหลไปในทิศทางลบไปเป็นบวก - ระวังอย่าให้สับสนในจุดนี้!) โดยมีเงื่อนไขว่าเส้นทางที่เหมาะสมระหว่างทั้งสองมีอยู่ เมื่อขั้วทั้งสองของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกันด้วยลวดนำไฟฟ้า เช่น กระแสจะไหลอย่างอิสระในวงที่มีความต้านทานน้อยที่สุด
อย่างไรก็ตาม หากไม่มีเส้นทางนำไฟฟ้าสูงเชื่อมต่อความต่างศักย์ไฟฟ้า กระแสอาจไหลต่อไปเนื่องจากการสลายตัวของอิเล็กทริกถ้าแรงดันไฟฟ้าสูงพอ - เหมือนกับสิ่งที่จะเกิดขึ้นกับความล้มเหลวของโครงสร้างของเขื่อนที่เกิดจากปริมาตรที่ไม่เคยมีมาก่อนในอ่างเก็บน้ำต้นน้ำ
- นี่คือเหตุผลที่ฟ้าแลบ "โจมตี"; ปัจจุบัน "ไม่ควร" สามารถไหลในวัสดุอิเล็กทริกเช่นอากาศได้ แต่แรงดันไฟฟ้ามหาศาลของฟ้าผ่าครอบงำปัจจัยนี้
เส้นทางไฟฟ้าที่คนใช้มากที่สุด... หรือแสวงหา
กระแสไฟฟ้า เช่นเดียวกับน้ำที่ไหลลงสู่แนวหินที่นุ่มนวล พยายามใช้เส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุดเสมอ หากมีสิ่งกีดขวางด้วยวัสดุฉนวนหลายชนิด วัสดุนั้นจะต้องการไหลผ่านวัสดุฉนวนที่น้อยที่สุด (เช่น ตัวนำไฟฟ้ามากที่สุด) หากมีเส้นทางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า มันจะเลือกเส้นทางนั้นเหนือสิ่งอื่นใดเสมอ
อากาศเป็นฉนวน และร่างกายมนุษย์ค่อนข้างนำไฟฟ้า ดังนั้น หากคุณโดดเด่นในสนามในช่วงพายุฝนฟ้าคะนอง คุณมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดไฟฟ้าช็อตสายล่อฟ้าให้เส้นทางดินโดยพิสูจน์ง่ายความต้านทานต่ำเป้าหมายสำหรับการโจมตีด้วยฟ้าผ่า สายฟ้าค่อนข้างจะไหลผ่านโลหะมากกว่าผ่านตัวคุณ
เส้นทางจากสายล่อฟ้าลงสู่พื้นดินมีคุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของการติดตั้งสายดินทั้งหมด: ไม่มีทางเบี่ยง! กระแสไฟฟ้าไหลเข้าสู่โลกโดยตรงเพราะไม่มีทางเลือกอื่น นี่คือเหตุผลที่ "สายดิน" ไม่จำเป็นต้องเป็นสายเดี่ยว พวกเขาสามารถเป็นกรอบโลหะตราบใดที่เส้นทางสู่โลกมีอยู่ในตัวเองโดยสมบูรณ์หมายความว่าเป็นวงจรง่ายๆ
- ตามที่แนะนำแล้ว Earth ยังสามารถทำหน้าที่เป็น "ผู้บริจาคอิเล็กตรอน" ตามความจำเป็นเนื่องจากความสามารถในการกระจายประจุ – บวกและลบในปริมาณมาก – และไม่ใช่แค่ "ตัวรับอิเล็กตรอน" เช่นเดียวกับในสายล่อฟ้า กรณี.
ทำไมการต่อสายดินจึงสำคัญ?
แม้ว่าสายล่อฟ้าจะมีความสำคัญ แต่ก็ไม่ได้ถูกนำไปใช้ในทุกช่วงเวลาของทุกวัน เช่น วงจรไฟฟ้าในบ้าน สำนักงาน และโรงงานผลิตทั่วโลกจำนวนนับไม่ถ้วน
ในวงจรไฟฟ้า สายดินจะสร้างเส้นทางเพิ่มเติมสำหรับกระแสในกรณีที่เกิดไฟฟ้าลัดวงจรหรือเกิดความผิดปกติอื่นๆ แทนที่จะทำให้คุณตกใจเมื่อสัมผัสส่วนประกอบวงจร กระแสจะไหลผ่านสายดินที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแทน การต่อสายดินไม่เพียงช่วยให้คุณไม่ตกใจ แต่ยังช่วยให้อุปกรณ์ของคุณปลอดภัยจากไฟกระชากที่อาจ "ช็อก" ได้เช่นกัน
หมายเหตุ: ไฟฟ้าแรงสูงนั้นไม่เป็นอันตรายอย่างไรก็ตาม แรงดันไฟฟ้าที่ต่างกันมากทำให้ต้องการประจุไฟฟ้ากระโดดมากกว่า และในการทำเช่นนั้นจะสร้างกระแสไฟที่ใหญ่ขึ้น คิดซะว่ายืนบนหน้าผาสูงชัน มันไม่ได้อยู่บนหน้าผาสูงที่เป็นปัญหา เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นหลังจากที่คุณก้าวออกไป เนื่องจากหินที่อยู่ใต้ฝ่าเท้าไม่ได้ "ป้องกัน" คุณจากอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงอีกต่อไป และปล่อยให้อากาศ "นำ" คุณโดยทันที (หวังว่าจะเป็นตาข่ายนิรภัย!)
ปลั๊กสามง่าม
ในบ้านเรือน การลงกราวด์จะรักษาทั้ง "อาการ" และ "โรค" ในกรณีที่มีประจุสะสมบนพื้นผิวของเครื่องใช้โดยไม่คาดคิด ไม่เพียงแต่ช่วยให้คนร้ายชาร์จทางออก "ทางเดียว" ในทันที เพื่อให้สามารถแยกย้ายกันไปที่อื่นได้ แต่ยังป้องกันการเข้าสู่ประจุที่ไม่ต้องการมากขึ้นด้วยการขัดจังหวะ "ต้นน้ำ" ของวงจร
เต้ารับที่ทันสมัยโดยทั่วไปมีสามรู: กรีดสองช่องที่อยู่ติดกันและช่องรับแสงเกือบกลมด้านล่าง ร่องแนวตั้งที่เล็กกว่านั้นใช้สำหรับลวด "ร้อน" (หรือแท้จริงแล้ว ส่วนประกอบปลั๊ก) สำหรับกระแสไฟเข้า พันธมิตรที่ยาวกว่านั้นมีไว้สำหรับสายกลาง (ออก) ปลั๊กกลมเป็นสายกราวด์ที่เชื่อมต่อโดยตรงกับทางออกจากวงจร ดังนั้นประจุอันตรายที่อาจไหลไปตามพื้นผิวของอุปกรณ์สามารถหลบหนีไปที่พื้นได้ สายไฟนี้ถูกตั้งค่าให้อยู่เหนือระดับกระแสที่กำหนด วงจรทั้งหมดจะขาดและกระแสไฟที่เข้ามาทั้งหมดจะหยุด
ตัวอย่างของการต่อสายดิน
การต่อสายดินช่วยให้ปลอดภัยเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้าในวงจรและระบบขนาดใหญ่ ตัวปรับแรงดันไฟฟ้าช่วยให้มั่นใจได้ว่าแรงดันไฟขาเข้า ซึ่งสามารถผันผวนได้มากตามค่าที่ต้องการเมื่ออยู่ภายในคอมเพล็กซ์ และวงจรที่มีความละเอียดอ่อน เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์ ถูกทำให้เป็นมาตรฐานโดยมีค่าจำกัดที่แน่นหนา โดยการเพิ่มหรือลด V เป็น จำเป็น
อันอิเล็กโทรสโคปเป็นตัวนำที่ใช้การเหนี่ยวนำประจุเพื่อส่งสัญญาณว่ามีประจุภายนอก สิ่งนี้ใช้หลักการที่อิเล็กตรอนผลักกัน ถ้าแหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอนเช่นแท่งแก้วที่มีประจุ (ตัวอย่างไฟฟ้าสถิตย์; อิเล็กตรอนเพียงแค่ "นั่ง" อยู่ที่นั่นเพราะแก้วเป็นฉนวน) ถูกจับไว้ใกล้กับด้านข้างของตัวนำไฟฟ้า (แต่เป็นกลาง!) อิเล็กโทรสโคป ซึ่ง "ดัน" อิเล็กตรอนในลูกบอลให้ไกลที่สุดเท่าที่จะทำได้ นี่คือจุดศูนย์กลางของยูนิต โดยที่ "ใบไม้" ที่เป็นโลหะถูกผลักออกจากกันเพื่อส่งสัญญาณว่าอิเล็กตรอนรวมตัวกันใกล้กับด้านข้างของลูกบอลบนพื้นผิวของปลายแท่ง
เมื่อเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น การสะสมของอิเล็กตรอนภายในจะต้องมีความสมดุลอย่างใด เนื่องจากทรงกลมกำลังดำเนินการอยู่ ผลที่ตามมาก็คือ ประจุบวกจะสะสมใกล้กับปลายแท่ง ตามที่คุณอาจคาดการณ์ได้
- การใช้สายดินเพื่อไปรอบฐานฉนวนของอิเล็กโทรสโคปจะทำให้ภาพนี้เปลี่ยนไปอย่างชัดเจน อย่างไร?