Elektrik, modern yaşamda vazgeçilmez bir faktördür ve insanoğlunun onu üretmek için kullandığı başlıca yakıt türleri büyük bir endişe kaynağıdır, mevcut haliyle uygarlık olduğu sürece elektriğin kendisi gerekli olacaktır. devam eder. Aynı zamanda, hemen hemen her çocuğa öğretilen ilk güvenlik gerçekleri arasında elektriğin son derece tehlikeli olduğu veya olabileceğidir.
Ayrıca, insanların ürettiği ve dolayısıyla büyük ölçüde kontrol edebildiği elektrik, buradaki hikayenin sadece bir parçası. Yıldırım fenomeni çok küçük çocuklara da aşinadır ve aynı zamanda yetişkinler için bile bir korku ve endişe kaynağıdır. Ancak, Dünya düzeyindeki "saldırıları", potansiyel olarak ölümcül oldukları kadar neredeyse öngörülemezdir. dünya çapındaki binalara ve diğer yapılara yapılan eklentiler bu güvenliğin aciliyetinin altını çiziyor dikkate.
Elektrik topraklama, olarak da adlandırılırtopraklama, akımın toprağa akması için bir yol ve potansiyel bir tehlike oluşturmak ve oluşturmak yerine aşırı elektrik yükünün dağılması için bir yol sağlar. Bu işe yarar, çünkü elektriksel olarak nötr ama aynı zamanda muazzam olan Dünya, hem kabul edebilir hem de büyük güç sağlayabilir. bu "sıfır voltajda" gözle görülür değişiklikler olmadan elektron sayısı (insan-endüstri standartlarına göre) durum.
Şarj, Gerilim ve Akım Akışı
Elektrik şarjıfizikte ölçülürcoulomb'lar. Temel (bölünemez) yük, büyüklüğü 1.60 olan tek bir elektron (e-) veya proton üzerindeki yüktür.-19 C ve elektronlar için negatif bir işaret verildi. Zıt yüklü parçacıkların ayrılması, birVoltajCoulomb başına joule (J/C) olarak ölçülen ve elektronların net pozitif yük yönünde akmasına neden olan elektriksel potansiyel farkı veya elektriksel potansiyel farkı.elektrik akımı.
- Elektronlar, aynı temel nedenden dolayı pozitif bir terminale veya başka bir net pozitif voltaj alanına doğru akmayı "istiyorlar". su yokuş aşağı akmak "istiyor": potansiyel bir fark, ancak güç yerine elektrik kuvveti tarafından belirlenir. Yerçekimi.
C/s cinsinden ölçülen bu elektron akışı veyaamper("amper"), yalnızca voltaj kaynakları arasındaki yol birorkestra şefive çoğu metal gibi akım akışına kolayca izin verir. İletken olmayan maddelere denirizolatörler, ve plastik, ahşap ve kauçuk içerirler (gündelik ürünler arasında bol miktarda yalıtkan olması iyi bir şeydir). Önceki benzetmede, nehir akıntısının doğal akışını engelleyen bir baraj bir yalıtkan gibidir veyadielektrik.
Tüm malzemeler, hatta iyi iletkenler bile, bazı elektriksel özelliklere sahiptir.direnç, belirtilen$ve ohm (Ω) cinsinden ölçülür. Bu miktar, voltaj ve akım akışı arasında resmi bir ilişkiye izin verir.Ohm yasası:
ben=\frac{V}{R}
Topraklama Nasıl Çalışır?
Elektrik akımı, daha yüksek potansiyelden daha düşük potansiyele doğru akan olarak tanımlanır (ki bu,aynı sonuçnegatiften pozitife doğru akan elektronlar olarak – bu noktayı karıştırmamaya dikkat edin!) ikisi arasında uygun bir yol olması şartıyla. Bir pilin iki terminali iletken bir tel ile bağlandığında, örneğin akım, minimum dirençle bir döngüde serbestçe akar.
Bununla birlikte, bir potansiyel farkı bağlayan yüksek düzeyde iletken yollar yoksa, akımın bir sonucu olarak yine de akabilir.Yalıtkan madde arızasıeğer voltaj yeterince yüksekse - yukarı akış rezervuarında benzeri görülmemiş bir hacmin neden olduğu bir barajın yapısal başarısızlığında meydana gelene çok benzer.
- Bu nedenle yıldırım "çarpar"; Akım, hava gibi bir dielektrik malzemede "akamaz", ancak büyük yıldırım voltajları bu faktörü bastırır.
En Çok Gidilen Elektrik Yolu... veya Aranan
Elektrik akımı, hafif, kayalık bir eğimden aşağı inen su gibi, her zaman en az dirençli yolu seçmeye çalışır. Bir dizi farklı yalıtım malzemesi tarafından engellenirse, en az yalıtkan (yani en çok iletken) olandan akmak isteyecektir. İletken bir yol varsa, her zaman o yolu seçecektir.
Hava bir yalıtkandır ve insan vücudu nispeten iletkendir. Bu nedenle, bir şimşek fırtınası sırasında bir alanda göze çarparsanız, elektrik çarpması için yüksek risk altındasınız.Yıldırım çubuklarıkolay olduğunu kanıtlayarak bir topraklama yolu sağlamak,Düşük dirençyıldırım düşmesi için hedef. Şimşek, senin içinden geçmektense metalin içinden akmayı tercih eder, o yüzden bu kadar.
Paratonerden toprağa giden yolun kendisi, tüm topraklama kurulumlarının temel bir özelliğine sahiptir: Yol boyunca sapma yok! Başka seçeneği olmadığı için elektrik doğrudan Dünya'nın içine akar. Bu nedenle topraklama "kabloları" tek kablo olmak zorunda değildir; metal çerçeveler olabilirler,Dünya'ya giden yol tamamen kendi kendine yettiği sürece, yani basit bir devredir.
- Daha önce önerildiği gibi, Dünya, yükü dağıtma kabiliyeti nedeniyle gerektiğinde bir "elektron donörü" olarak da hizmet edebilir. – büyük bir hacimde hem pozitif hem de negatif – ve sadece paratonerdeki gibi bir “elektron alıcısı” olarak değil durum.
Topraklama Neden Önemlidir?
Paratonerler hayati öneme sahip olsa da, dünya çapındaki evlerde, ofislerde ve üretim tesislerinde sayısız elektrik devresi gibi her günün her anında kullanılmaya başlanmaz.
Bir elektrik devresinde, bir topraklama kablosu, kısa devre veya başka bir arıza durumunda akım için ek bir yol oluşturur. Devre bileşenlerine dokunduğunuzda sizi şok etmek yerine, akım daha iletken topraklama kablosundan akacaktır. Topraklama sadece sizi şoktan korumakla kalmaz, aynı zamanda ekipmanınızı, aksi takdirde "şok" edecek akım dalgalanmalarından da korur.
Not: Yüksek voltajın kendisi zarar vermez.Bununla birlikte, büyük bir voltaj farkı, şarjın atlamasını daha arzu edilir hale getirir ve bunu yaparken daha büyük bir akım yaratır. Uzun bir uçurumun kenarında durmak gibi düşünün. Sorun yüksek uçurumda olmak değil. Ayağınızdaki kayanın artık sizi yerçekiminin etkisinden "yalıtmaması" ve havanın sizi kolayca "iletmesine" izin vermemesi (umarım bir güvenlik ağına!).
Üç Uçlu Fiş
Ev ortamlarında topraklama, cihazların yüzeylerinde beklenmeyen bir şarj birikimi olması durumunda hem "semptom" hem de "hastalığı" tedavi eder. Bu, yalnızca haydutların başka yerlere dağılabilmesi için anında "tek yönlü" bir çıkış yapmasına izin vermekle kalmaz, aynı zamanda "yukarı akış" devresini keserek daha fazla istenmeyen yüklerin girişini engeller.
Tipik bir modern çıkışın üç deliği vardır: iki yan yana yarık ve altında neredeyse yuvarlak bir açıklık. Daha küçük dikey yarık, gelen akım için "sıcak" tel (veya kelimenin tam anlamıyla fiş bileşeni) içindir; daha uzun ortağı nötr (çıkış) teli içindir. Yuvarlak fiş, devreden bir çıkışa doğrudan bağlanan bir topraklama kablosudur, bu nedenle, aksi takdirde bir cihazın yüzeyi boyunca akacak olan tehlikeli yükler toprağa kaçabilir. Bu tel, belirli bir akım seviyesinin üzerinde, tüm devre kesilecek ve gelen tüm akımlar duracak şekilde kurulur.
Topraklama Örnekleri
Topraklama güvenli olmasını sağlarvoltaj stabilizasyonubüyük devrelerde ve sistemlerde. Bir voltaj dengeleyici, kompleks içinde bir kez istenen değeri etrafında önemli ölçüde dalgalanabilen gelen voltajın, ve bilgisayar mikroişlemcisi gibi hassas devreler, V artırılarak veya azaltılarak sıkı bir şekilde sınırlandırılmış bir değere normalleştirilir. gerekli.
birelektroskopharici yüklerin varlığını bildirmek için yük indüksiyonunu kullanan bir iletkendir. Bu, elektronların birbirini ittiği ilkesini kullanır. Yüklü bir cam çubuk gibi bir elektron kaynağı varsa (statik elektriğe bir örnek; elektronlar sadece cam yalıtkan olduğu için orada "otururlar") iletken (ama nötr!) elektroskobun yanına yakın tutulur, bu toptaki elektronları gidebildikleri kadar uzağa "iter". Bu, metal "yaprakların", çubuğun ucunun yüzeyinde topun yanına yakın toplanan elektronları işaret etmek için birbirinden ayrıldığı ünitenin merkezidir.
Bu olurken, küre iletken olduğundan, içindeki elektronların birikmesi bir şekilde dengelenmelidir. Sonuç olarak, pozitif yükler, tahmin edebileceğiniz gibi, çubuğun ucuna yakın bir yerde toplanır.
- Elektroskopun yalıtkan tabanının etrafından dolaşmak için bir topraklama telinin uygulanması bu resmi açıkça değiştirecektir. Nasıl?