大地真的是大地吗?

电器工程 地面
2022-02-03 01:24:50

我一直不好意思问,但“地”的概念一直让我感到困惑。从理论上讲,我理解它的方式是地球充当一个巨大的电子汇/电子池,因此将保持其潜力。因此,如果我将电池的一个电极连接到地,另一个连接到灯,灯的另一端连接到地,灯应该打开。

但是,如果我用 5V 电池和一个小白炽灯泡尝试这个,将一根小电线植入泥土中,它就行不通了。还有哼哼,何必呢,又不是泥土特别导电……

那么这是否只适用于高潜力者?当电极与“地”之间的接触面积很大时?究竟什么是有效理由?

1个回答

术语“接地”在电子电路、无线电和电力电子中意味着几件事情。

在电子电路中,“地”只是电路中暗示其他电压参考的一个节点。电压总是介于两点之间。因此,如果没有隐含的假设,即“这条线的电位比接地网高 5V”,那么“这条线上有 5V 电压”的声明将毫无意义。在这种情况下,“地”与地球无关。隐含的 0 参考节点称为“接地”这一事实仅是历史事实。

在无线电中,“地”可以是天线的一个组成部分。例如,大多数商业 AM 电台(大约 1 MHz)都有一个垂直天线,基本上是一根伸到空中的大电线。射频信号被馈入天线的底部,来自发射器的馈源的另一端连接到靠近天线的大地。当从地面上方的半空间观察时,这会导致地面本身就像 RF 信号的镜子一样。由于这种镜像效应,接收器会看到整个偶极子,即使底部只是顶部的反射。

由于商用 AM 无线电的波长很大(约 300 m),因此镜子最方便使用的是地球表面。波长更短的小型天线可以使用金属接地层来达到同样的效果。然而,由于接地平面应该在天线周围延伸一个或几个波长,对于 300 m 波长,一个跨越近一公里的故意导电金属平面通常在逻辑和经济上是不可能的。在小金属平面的情况下,我们仍然将其称为天线的“地平面”,即使它与大地没有连接。再次,这是由于历史。最初使用的是大地,然后使用相同的术语来表示相同的概念,即使不再包含真正的大地。

在电力系统中,“接地”通常确实意味着与大地的真正连接。你说得对,土壤通常是不良导体。这就是为什么用于提供与大地连接的接地桩通常有几米长进入地面。通过使接地桩变长,您会得到很多平行传导的污垢,这会有所帮助。即便如此,获得良好的低欧姆接地连接并不总是那么容易。

在北美,电力通过变压器的中心抽头次级输送到房屋。次级产生 220 V,因此中心抽头的任一侧产生用于普通电路的 110 V。所有三个变压器连接都连接到房屋,然后中心抽头连接到真正的接地。

进入地下以连接到街道下方较大管线的金属水管或下水道管道由于其长度和直径而具有良好的接地连接。我家没有城镇供水和下水道,所以在断路器箱附近有一根1/2左右的铜棒打入地下,在它和断路器箱中的中性线之间连接了一根粗铜线。我不知道铜棒向下走多远,但可能至少有几英尺,也许有 10 英尺或更多英尺。这可能因当地电气法规而异,但我没有检查过。