접지에 연결된 전압원의 단일 단자

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이것은 전자 공학을 공부하기 시작하면서 계속해서 어려움을 겪고있는 개념적 질문입니다.

배터리가 있고 그 단자 중 하나가 전도성이 우수한 접지 패치에 직접 연결되어 있다고 가정 해보십시오. 또한 배터리의 전위가 지구의 전위보다 크다고 가정하십시오. 이제 이것이 폐쇄 회로가 아니라는 것을 알지만 배터리에서 지구로의 흐름을 충전하지 않는 이유는 무엇입니까? 배터리의 전자 량이 소진되거나 최소한 지구와 배터리 사이의 전위가 동일한 지점까지 감소되어야하는 전위가 존재하지 않습니까? 이것은 정전기 방전 뒤에있는 동일한 원리가 아닌가?

나는 접지를 참조하는 electronics.stackexchange에 대한 다른 모든 대답을 읽었으며 여전히 만족스럽지 않습니다.

voltage batteries ground

— 메르
소스

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귀하의 질문을 올바르게 이해하면이 문제를 설명하기 위해 배터리가 필요하지 않습니다. 당신이 말해 어떤 일부에서 개체를 잠재 . 그런 다음 다른 잠재력에 연결합니다. 전류가 흐르나요? 그것이 금속 조각이고 지구의 잠재력에 1 볼트를 더했다고 가정 해 봅시다. 그런 다음 갑자기 지구에 연결됩니다.

개략도

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

짧은 대답 : 전류가 흐르지 않습니다. 전류가 흐르기위한 회로가 없습니다.

그러나 이것은 분석을 단순화하기 위해 만든 근사치입니다. 우리는 중요한 사실을 무시하고 있습니다 : 모든 일부가 정전 용량 에 모든 사람을. 금속 큐브는 커패시터의 한 판이고 접지는 다른 판입니다. 회로는 실제로 다음과 같습니다.

개략도

^{이 회로를 시뮬레이션}

이 경우 V1이 갑자기 0V가되면 약간의 전류가 흐릅니다. 흐르는 총 전하는 커패시턴스 에 따라 달라지며 매우 작습니다. 어쩌면 일 수도 있습니다. 커패시턴스 시간 전압이 충전됨을 알고 있습니다. $C$ $1fF$

씨 V = 큐

$CV = Q$

$1V$ $0V$ $C$ $1fF$

1 에프 에프 \cdot - 1 V = - 1 에프 씨

$1fF \cdot -1V = -1fC$

이것은 실제 회로에 중요하지 않은 매우 작은 전하입니다.

$V_1$ $C$

나는 = 씨 \frac{디 V}{디 티}

$I = C\frac{\mathrm{d}v}{\mathrm{d}t}$

그렇다면 이것은 ESD와 어떤 관련이 있습니까?

ESD는 두 가지의 전위차가 그 사이의 절연을 파괴하기에 충분히 클 때 얻는 것입니다. 일반적으로 단열재는 공기입니다. 이것이 걸리는 전압은 많은 요인에 달려 있으며, 나는 전문가가 아니지만 킬로 볼트로 측정되는 차이에 대해 이야기하고 있습니다.

$CV=Q$

V = \frac{큐}{씨}

$V = \frac{Q}{C}$

$C$ $Q$

$1V$

$10V$

— 필 프로스트
소스

배터리가 전압을 유지하는 방법은 구조 내에서 정전기를 일정하게 유지하여 단위 전하의 라인 적분이 끝에서 끝까지 항상 동일하다는 것입니다. 그러나 아크 방전은 어떻습니까? 이 경우에는 분명한 폐쇄 회로가 없으며 적어도 내가 볼 수있는 회로는 없습니다.

— MER

@Gigglelot 네. 기본적으로 그것은 배터리 또는 어떤 화학 물질의 주어진 조합에 대해 일정한 화학 물질의 산화 환원 전위와 관련이 있습니다. 나는 화학자가 아니므로 어떻게 작동하는지 정확히 모른다. 또한, 나는 당신의 질문을 오해 한 것 같아서 다시 썼습니다. 더 통찰력이 있습니까?

— Phil Frost

아하! 최근에 편집 한 내용이 바로 내가 찾던 것입니다! 나는 그것이 무시할 만하다고 생각했지만, 내가 읽은 자료 중 어느 것도 그것을 인정하지 않았습니다.

— MER

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@Gigglelot 실제로 전자 교과서에서는 찾을 수 없습니다. 물리학 소스에서 찾을 수 있습니다. 유용한 것들을 만드는 방법에 대한 출처와 실제로 일어난 일을 정확하게 설명하는 출처가 있지만 불행히도 동시에 두 가지를 동시에 다루지는 않습니다 :)

— Phil Frost

마지막 질문입니다. 사람의 ESD가 더 민감한 구성 요소를 쉽게 파괴 할 수 있다는 것을 읽었습니다. 시나리오에서 위에서 설명한대로 "무의미한"충전으로 인해 손상이 발생합니까, 아니면 손가락이 너무 커서 장치의 양쪽 끝으로 확장되어 회로가 완성 되었기 때문입니까?

— MER

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또한 배터리의 전위가 지구의 전위보다 크다고 가정하십시오.

배터리는 전기적으로 충전되어 있지 않습니다 .

배터리의 한 단자가 이상적인 접지에 연결되어 있고 (충전을위한 완벽한 싱크) 충전이 해당 단자에서 접지로 흘러가는 경우 배터리가 전기적으로 충전됩니다.

하지만이 것 증가 시스템의 에너지를보다는 감소 를. *

이를 보는 또 다른 방법은 전자가 배터리를 떠난 경우 배터리가 양으로 충전되어 접지에서 배터리로 전자를 끌어 당기는 것 입니다.

* 시스템의 에너지를 낮추는 형상에 따라 약간의 전하 재분배가있을 수 있습니다.

— 알프레드 센타 우리
소스

역류하기 만하는 가상의 책임 시나리오는 매우 명확합니다. 그러나 여전히 배터리에 순 충전이 없지만 동시에 전압을 공급할 수 있다는 사실을 조정하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 배터리의 끝 사이에 전위차가있는 경우 이것이 끝에서 끝까지 충전 기울기를 의미하지 않습니까? 그래디언트는 한쪽 끝의 전하가 다른 쪽 끝의 전하보다 양수 / 음수임을 의미하므로 순 전하가 0이지만 필드의 로컬 파생물이 순 전하를 나타냅니다.

— MER

@Gigglelot, 전지는 화학 반응을 통해 분리 단말기로부터 전자 하나를 제거하고 다른 전자를 첨가함으로써 전하. 외부 회로 (폐쇄 경로)가 배터리에 연결되면 분리 된 전하가 해당 회로를 통해 한 단자에서 다른 단자로 흐르기 때문에 화학 반응이 진행될 수 있습니다. 외부 회로가없는 경우 배터리에서 또는 배터리로 흐르는 충전물은 순 전하로 배터리를 떠납니다.

— Alfred Centauri

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이것은 정전기 방전 뒤에있는 동일한 원리가 아닌가?

정전기 방전은 공기 (또는 진공 또는 다른 가스)에 의해 부과 된 장벽을 가로 질러 (또는 통과 할) 충분한 전위가있는 경우에만 발생할 수 있습니다.

다음 은 파첸의 법칙에 대한 설명입니다. 이것은 다양한 가스 압력에서 전류 흐름을 유발하기 위해 전기 아크에 대한 단자 간 "갭"에 필요한 단자 전압과 관련이 있습니다.

여기에 이미지 설명을 입력하십시오

배터리가 100V 미만인 경우, 가장 최적의 가스 (아르곤)에 대한 최적의 압력에서도 전류가 흐르기 어려울 수 있습니다. 그러나 배터리 단자의 모양이 최적이면 전류가 흐르기 시작할 가능성이 높아집니다. 요청하지 않는 한이 답변에서 해당 경로를 따르지 않을 것입니다.

배터리가 한 터미널에서 접지 / 접지되는지 여부는 중요하지 않습니다. 배터리의 공기 / 가스 / 진공을 통해 방전되는지 여부를 결정하는 배터리 간 전위차 (일명 전압)입니다.

— 앤디 일명
소스

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이 질문은 제가 전자 공학을 공부하기 시작할 때와 같은 질문입니다.

또한 가정 우리가 땅에 배터리에서 하나의 단자에 연결하면 배터리의 잠재력은 지구보다 큰 것을, 왜 전류 흐름은 없다?

배터리는 갈바니 전지 이므로 단자에서 전류가 흐르도록 화학 반응이 필요합니다. + 및-단자에서 연결하지 않으면 전류가 흐르지 않습니다.

배터리는 공중과지면 (지구, 토양) 사이에 다른 전위 ( 하늘 전압 ) 를 갖는 번개와는 다릅니다 .

— 징 스카프
소스

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배터리가 완전히 충전되지 않았습니다. 폐쇄 회로에서도 배터리의 순 충전량은 0입니다. 배터리 단자, - (+)이 전지는 전도성 경로가 (+) 사이에 확립 된 것을 의미하는 폐쇄 회로에서 접속된다 그러나 때 있기 때문에 전하가 배터리 단자간에 도전성 경로를 통해 펌핑 캐리 전위 터미널 간의 차이.

일반 배터리의 단일 단자를 접지의 전도성 먼지에 연결하는 것은 순 전하가없는 전도성 물체를 접지에 연결하는 것과 같습니다. 아무 반응이 없습니다. 하나의 단자 만 접지에 연결하는 것은 배터리를 나무 서랍에 보관하는 것과 동일합니다 (터미널을 접지 된 상태로두면 부식 될 수 있음)

두 터미널을 모두 접지의 전도성 먼지에 연결하면 회로가 완성 되고 배터리 터미널 사이의 접지를 통해 충전이 진행됩니다.

단자 사이에 3000V 전위차가 있고 한 단자를 접지의 전도성 먼지에 연결하고 다른 단자와 접지 사이의 최대 공기 간격을 1mm로 유지 한 경우 공기가 끊어지고 회로가 완료 될 수 있습니다 (배터리 단자, 접지, 이온화 공기, 기타 배터리 단자) 배터리의 단자 사이에 전류가 흐르도록합니다.

— 이리 아치
소스