Одна клемма источника напряжения подключена к заземлению

Это концептуальный вопрос, с которым я продолжаю бороться, так как начал изучать электронику.

Скажем, у нас есть батарея, и один из ее выводов напрямую подключен к хорошему участку высокопроводящей земли. Далее предположим, что потенциал батареи больше, чем у Земли. Теперь я понимаю, что это не замкнутая цепь, но почему бы не зарядить поток от батареи к Земле? Не существует ли электрического потенциала, который должен привести к тому, что количество электронов в батарее будет истощено или, по крайней мере, уменьшено до точки, в которой электрический потенциал между Землей и батареей будет одинаковым? Разве это не тот же принцип, который стоит за электростатическим разрядом (хотя этот сценарий не предполагает такой большой разницы в потенциале?)

Я прочитал каждый ответ здесь на electronics.stackexchange, который ссылается на основание, и я все еще не удовлетворен.

Если я правильно понимаю ваш вопрос, батарея не требуется, чтобы продемонстрировать эту проблему. Скажем, у вас есть какой-то объект, какой-то потенциал . Затем вы подключаете его к другому потенциалу. Какой-то ток течет? Допустим, это куб металла, и он находится под потенциалом Земли плюс один вольт. Тогда это внезапно связано с Землей:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Краткий ответ: ток не течет. Нет цепи для тока.

Но это приближение, сделанное для упрощения анализа. Мы пренебрегаем важным фактом: у всего есть емкость для всего остального. Металлический куб - одна пластина конденсатора, а Земля - ​​другая. Так что схема на самом деле это:

^{смоделировать эту схему}

В этом случае, когда V1 внезапно становится равным 0 В, течет некоторый ток. Общий заряд будет зависеть от емкости , которая очень мала. Может быть, , если даже это. Мы знаем, что емкость раз напряжение является зарядом:1 f $C$$1fF$

Таким образом, суммарный заряд , который будет течь , если V1 идет от до , и является является:0 V C 1 f $1V$$0V$$C$$1fF$

Это очень крошечный заряд, намного превосходящий любую практическую схему.

Ток, который будет течь, зависит от скорости изменения и емкости соответствии с:$V_1$$C$

Так как это связано с ОУР?

ОУР - это то, что вы получаете, когда разность потенциалов между двумя вещами достаточно велика, чтобы разрушить изоляцию между этими вещами. Обычно эта изоляция - воздух. Сколько напряжения требуется, зависит от многих факторов, и я вряд ли эксперт, но мы говорим о разнице в киловольтах.

Эти высокие напряжения достижимы именно благодаря очень маленькой емкости между вами и всем остальным. Напомним еще раз , что . Мы можем изменить это как:$CV=Q$

Если очень мало, то очень маленький заряд может привести к очень высокому напряжению. Когда вы перетасовываете коврик, вы можете передать только (метафорическую) горстку электронов , но этого достаточно, чтобы довольно сильно изменить ваше напряжение относительно окружающей среды.$C$$Q$

После того, как вы говорите о киловольт, а не в примере , как и раньше, что незначительный ток не настолько незначителен больше. Имейте в виду, что он все еще мал, но применяется в такой короткий момент, что может повредить чувствительные устройства.$1V$

Возможно , наиболее часто поврежденные устройства в наше время является воротами оксида изоляции в полевых МОП - транзисторов , который является настолько тонким , он может иметь напряжение пробоя , может быть . Если у вас было достаточно заряда, чтобы поднять напряжение, достаточное для того, чтобы убить относительно сильный воздух вокруг вас, то несколько атомов диоксида кремния могут удерживать этот заряд примерно так же, как и влажная папиросная бумага:$10V$

Далее предположим, что потенциал батареи больше, чем у Земли.

Аккумуляторы не заряжены электрически .

Если одна клемма батареи соединена с идеальной землей (идеальная раковина для электрического заряда), и заряд будет вытекать из (или в) этой клеммы к (от) земле, батарея станет электрически заряженной.

Но это увеличит потенциальную энергию системы, а не уменьшит ее. *

Другой способ убедиться в том, что если, скажем, электроны покинут батарею, батарея станет положительно заряженной, что привлечет электроны от земли обратно к батарее .

* Может быть небольшое перераспределение заряда в зависимости от геометрии, которая снижает энергию системы.

Разве это не тот же принцип, который стоит за электростатическим разрядом (хотя этот сценарий не предполагает такой большой разницы в потенциале?)

Электростатический разряд может произойти только в том случае, если имеется достаточный потенциал для преодоления (или сквозь) барьер, создаваемый воздухом (или вакуумом или каким-либо другим газом).

Вот объяснение закона Пашена. Это относится к напряжению на клеммах, требуемому в зависимости от «зазора» между клеммами для электрической дуги, чтобы вызвать протекание тока при различных давлениях газа:

Обратите внимание, что если ваша батарея ниже 100 В, даже при оптимальном давлении для наиболее оптимального газа (аргона) вам будет трудно получить ток. Однако, если ваши клеммы батареи были сформированы оптимально, есть больше шансов получить ток, чтобы начать течь. Я не собираюсь идти по этому пути в этом ответе, если не будет запрошено.

Неважно, заземлена или заземлена ваша батарея на одной клемме или нет - это разность потенциалов (или напряжение) на батарее, которая определяет, разряжается ли она через воздух / газ / вакуум.

Этот вопрос такой же, как мой, когда я начинаю изучать электронику.

1. Далее предположим, что потенциал батареи больше, чем у Земли, почему ток не протекает, когда мы подключаем одну клемму в батарее к земле?

Простой ответ, потому что батарея представляет собой гальванический элемент, который нуждается в химической реакции, чтобы позволить току течь от его клемм. Без подключения от клемм + и - ток там не течет.

Батарея не похожа на молнию, которая имеет разный потенциал ( напряжение неба ) между воздухом и землей (земля, почва).

Аккумулятор не имеет чистого заряда. Даже в замкнутой цепи чистый заряд аккумулятора равен нулю. Однако, когда батарея подключена в замкнутой цепи, то есть, между проводниками (+) и (-) батареи установлена ​​проводящая дорожка , переносы заряда прокачиваются через проводящую дорожку между клеммами батареи, потому что есть потенциал Разница между терминалами.

Подключение одной клеммы обычной батареи к проводящей земле грязи было бы таким же, как подключение проводящего объекта, у которого нет чистого заряда на землю; Ничего не произошло. Подключение только одного терминала к заземлению - это то же самое, что хранение батареи в деревянном ящике (за исключением того, что хранение терминала в земле может привести к его коррозии)

Если вы должны были соединить обе клеммы с проводящей грязью в земле, то вы завершили цепь, и заряд будет течь через землю между клеммами батареи.

Если, скажем, у вас была батарея с разностью потенциалов 3000 В между ее клеммами, и вы подключили одну клемму к проводящей грязи земли и сохранили максимальный воздушный зазор 1 мм между другой клеммой и землей, воздух, вероятно, сломается и завершит замыкание. (клемма батареи, земля, ионизированный воздух, другая клемма батареи), позволяющая току протекать между клеммами батареи.