Professor sagte, es fließt kein Strom zur Erde

In Ihrem Beispiel schweben die Batterie und die Widerstände als separater Stromkreis, mit Ausnahme der einzelnen Erdung an einem Punkt zwischen den beiden Widerständen. Da es nur diese eine Erdungsverbindung gibt, wird keine Schleife zur Erde gebildet, sodass kein Strom in oder aus der Erde fließt. Es ist der 'Loop'-Teil - oder dessen Fehlen -, von dem Ihr Professor vergessen hat, Ihnen davon zu erzählen.

Wie auch immer, die Frage interessiert nur aktuelle . Aus diesem Grund wissen wir auch, dass wir die Masseverbindung ignorieren können (keine Schleife, daher fließt kein Strom zu oder von ihr). Es ist ein roter Hering.

In Anbetracht dessen können wir schlussfolgern, dass der einzige Strom, der in der Schaltung fließt, die Schleife ist, die aus der Batterie und 2 Widerständen besteht .

Das Stromgesetz von Kirchhoff sagt uns, dass in einer solchen Schleife der Strom an allen Punkten der Schleife gleich ist .

Die einzig vernünftige Antwort ist also (E), weil alle Ströme gleich sind.

Andererseits haben Sie die Frage nach dem Berühren von Freileitungen aufgeworfen. Im Gegensatz zur fraglichen Batterie sind diese auf Masse bezogen. Aus diesem Grund vervollständigen Sie, wenn Sie das Pech haben, eine herabgefallene Leitung zu berühren, und auch geerdet sind, einen Strompfad von der Leitung durch Ihren Körper zur Erde und dann über die Erde zurück zum Versorgungsunternehmen. Und sehr wahrscheinlich stirbst du.

Auf der anderen Seite können Krähen auf Stromleitungen landen und problemlos überleben. Warum? Sie verspotten dich praktisch, wenn sie das tun. Das ist genau das, was Krähen tun .

"Isolieren ist meine Superkraft." - Krähe ( Bildnachweis: Autor )

Oh, du meintest, warum sterben sie nicht ?

Krähen, die einfach nur auf dem Draht sitzen und ihr mörderisches Krähending machen, vollenden nicht den Weg zum Boden, der sie in glimmende Rabenasche verwandeln würde: Sie berühren nur den Draht, sind aber ansonsten von der Umgebungsluft isoliert. Durch ihre unbekümmerten Körper fließt kein Strom, obwohl sie auf dem Hochspannungspotential des Drahtes liegen.

Es gibt Grenzen. Vögel, sogar diese frechen, frechen Krähen, werden es vermeiden, auf Hochspannungsleitungen zu sitzen, weil ihnen die darauffolgende Koronaentladung Unbehagen bereitet oder sie sogar tötet, wenn sie sich dem unter Spannung stehenden Draht nähern. Krähen haben das herausgefunden und lehren sich wahrscheinlich sogar gegenseitig darüber . Nicht nur das, es gibt Hinweise darauf, dass Vögel und Säugetiere Koronaentladungen im UV sehen können . Das ist nach allen Maßstäben ein Albtraumtreibstoff für Vögel.

Was ist die Birdie-No-Go-Spannungsschwelle? Schwer zu sagen. Ein kurzer Blick ergibt Werte von ~21kV oder mehr (als Referenz, die auf dem Foto oben gezeigten Linien sind wahrscheinlich 12kV). Dies variiert mit der Höhe und dem Wetter, da diese die Luftisolationsstärke beeinflussen. Auch die Größe des Vogels spielt eine Rolle: Größere Vögel haben eine stärkere Oberfläche-Luft-Kopplung und würden daher mehr Entladungseffekte sehen.

Zufälligerweise können auch Menschen diesen Hochspannungs-Partytrick mit ein wenig Hilfe von einem Hubschrauber und einem Faraday-Käfiganzug (also nimm das, Krähe!):

Aus diesem Video: https://youtu.be/9YmFHAFYwmY (World Channel, https://www.youtube.com/channel/UCp7jpKjIOLFA1j3atWNJAKA )

Das Mitnehmen: Kein Strom fließt zur Erde, wenn es keinen vollständigen Pfad gibt, der eine Schleife zurück zur Stromquelle bildet. Oder du bist eine Krähe.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Abbildung 1. Im Fall einer Netzstromleitung wurde einer der Drähte neutralisiert, indem er mit einem im Boden vergrabenen Erdstab verbunden wurde.

Wie in Abbildung 1 dargestellt, gibt es nun zwei mögliche Rückwege zum Speisetransformator. Einer ist durch das neutrale Kabel. Der andere ist durch den Boden.

Der wichtige Punkt zur Beantwortung Ihrer Frage ist, dass diese Schaltung zwei Masseanschlüsse hat. Ihre Frageschaltung hat nur eine, sodass Strom nirgendwo durch diese Masseverbindung fließen kann.

In Ihrer Schaltung und in den meisten elektronischen Schaltungen markiert das Erdungssymbol nur den Punkt in der Schaltung, den wir als "Null Volt" betrachten und als Referenz verwenden, wenn wir Spannungen an anderer Stelle in der Schaltung messen. Das Erdungssymbol impliziert keine Verbindung zur Erde und hat keinen Einfluss auf den im Stromkreis fließenden Strom.

Bei der Wechselstromverteilung ist ein Leiter (der Neutralleiter) mit der Erde verbunden, sodass das Berühren des anderen ("heißen") Leiters und eines mit der Erde verbundenen Leiters zu einem Stromschlag führen kann.

Bedürfnis nach Verständnis

An Ihrer Stelle würde ich den Professor fragen: "Und was ist der Sinn dieser Schaltung? Wo wird sie verwendet?" So habe ich zumindest als Student meine Professoren in der Vorlesungspause gefragt... und das Ergebnis war verblüffend - sie rannten am Ende der Vorlesungen panisch vor mir weg und meine Prüfungen waren mit der Höchstnote garantiert Grad:)

Natürlich war es ein Witz (obwohl etwas Wahres daran war) ... aber was ich sagen möchte, ist, dass neben dem Klicken auf Fragen Verständnis vorhanden sein muss ... und die grundlegenden Schaltkreise werden am besten verstanden, wenn ihre Anwendungen werden gezeigt. Auf diese Weise können Sie das, was Sie heute in diesen einfachen elektrischen Schaltungen verstehen, in den komplexeren elektronischen Schaltungen von morgen anwenden. Ich werde es mit Ihrer Schaltung demonstrieren.

Die Grundidee

Ihre Schaltung hat eine wertvolle Anwendung in elektronischen Schaltungen - um eine Floating-Spannung in zwei Single-Ended-Spannungen umzuwandeln. Um es zu zeigen, habe ich die Spannungen durch Spannungsbalken (in Rot) mit proportionalen Höhen und den Strom durch eine Schleife (in Grün) visualisiert - Abb. 1. Ich habe angenommen, dass R1 = R2, was der am häufigsten verwendete Fall ist üben. Wie Sie sehen können, wird die Eingangsspannung V in zwei gleiche, aber mit entgegengesetzter Polarität Ausgangsspannungen V/2 und -V/2 aufgeteilt.

Abb. 1. Die OP-Schaltung, visualisiert durch Spannungsbalken (in Rot) und eine Stromschleife (in Grün).

Eigentlich bilden die beiden Widerstände den bekannten Spannungsteiler ... ungewöhnlich ist hier aber, dass sein "Ausgang" (der Mittelpunkt zwischen den Widerständen) geerdet ist ... also kein Ausgang ... Stattdessen die anderen Enden der Widerstände werden als Ausgänge verwendet.

Anwendungen

1. MOSFET-Differenzverstärker. Üblicherweise werden Differenzverstärker von zwei unsymmetrischen Eingangsspannungen angesteuert, die an ihren invertierenden und nicht invertierenden Eingang angelegt werden. Aber was machen wir, wenn wir nur eine schwebende Eingangsspannungsquelle haben? Dann kann uns Ihre Schaltung helfen - Abb. 2.

Abb. 2. Der Eingangsteil eines MOSFET-Differenzverstärkers, der von einer schwebenden Eingangsspannungsquelle mit Hilfe der OP-Schaltung angesteuert wird.

Hier ist die vollständige Schaltung des MOSFET-Differenzverstärkers, die in einer anderen verwandten Frage erörtert wird .

Abb. 3. Die vollständige Schaltung des MOSFET-Differenzverstärkers.

2. BJT-Differenzverstärker. Auf ähnliche Weise kann ein BJT-Differenzverstärker von einer schwebenden Eingangsspannungsquelle angesteuert werden, die in zwei unsymmetrische „Spannungsquellen“ aufgeteilt ist – Abb. 4. Diese Technik wird in einer verwandten RG-Frage erörtert .

Abb. 4. BJT-Differenzverstärker, der von einer schwebenden Eingangsspannungsquelle mit Hilfe der OP-Schaltung angesteuert wird (ein Schnappschuss des Whiteboards während einer "Brainstorming-Sitzung" mit meinen Schülern).

In den obigen Anwendungen wird die erdfreie Eingangsspannung in zwei Single-Ended-Ausgangsspannungen mit entgegengesetzten Polaritäten umgewandelt . Aber es gibt Anwendungen, bei denen wir Single-Ended-Spannungen mit der gleichen Polarität wünschen. Wie lösen wir dieses Problem?

3. Kurvenverfolgung. Eine typische Anwendung dieser Version der OP-Schaltung ist der einfache Kurven-Tracer in Abb. 5 (Sie können mehr darüber in einer anderen verwandten RG-Frage erfahren ).

Abb. 5. Ein Schaltbild eines möglichst einfachen Kurvenschreibers für 2-polige Bauelemente wie Widerstände, Dioden, LEDs etc. (ein Schnappschuss von der Tafel während des Schaltungsaufbaus mit meinen Schülern).

Wie Sie sehen können, schwebt die Eingangswechselspannung und wird in zwei geerdete Spannungsabfälle umgewandelt:

• Die erste ist die Diodendurchlassspannung VF über der Diode, die an den Kanal Ch 1 des ersten Oszilloskops angelegt wird. Sie hat die richtige positive Polarität.

• Der zweite ist der Spannungsabfall VR = IF.R, der an den Eingang Ch 2 des zweiten Oszilloskops angelegt wird (normale Oszilloskope messen Spannungen; daher besteht die Rolle von R darin, den Strom in Spannung umzuwandeln). Es stellt direkt den Durchlassstrom IF durch die Diode dar, da der Wert des R-Widerstands 1 kOhm beträgt ([V]/[kOhm] = [mA] -> [V] = [mA]). VR hat jedoch eine entgegengesetzte Polarität zu VF ... und die IV-Kurve der Diode wird im vierten statt im ersten Quadranten gezeichnet. Hier helfen uns die Hersteller von Oszilloskopen, indem sie eine INVERT-Taste auf der Frontplatte anbringen. Drücken Sie also darauf und das Bild erscheint im ersten Quadranten.

Diese einzigartige Schaltung ist ein weiteres Beispiel für die „elegante Schlichtheit“ des Don Lancaster . Wenn wir davon ausgehen, dass die Eingangsspannungsquelle und das Oszilloskop externe Geräte sind, besteht dieser Kurvenschreiber nur aus zwei Komponenten - der zu testenden Diode und dem Widerstand (Abb. 6).

Abb. 6. Der auf dem Prototyping-Board montierte Kurvenschreiber.

Die Diode kann aber auch als externes Bauteil betrachtet werden; dieser "Kurven-Tracer" ist also einfach ein Widerstand ...

Ich hoffe, dass es mir mit meiner Antwort gelungen ist, in Ihnen den Wunsch zu wecken, Schaltungen zu verstehen und nicht nur Ihre "Klicker-Fragen" formal zu beantworten...

In einem Stromkreis fließt immer Strom. (Na ja, fast immer, "statische" Elektrizität ist die Ausnahme.) Das heißt, sie kehrt zu ihrer Quelle zurück. Der gesamte Strom von der Batterie in Ihrem Schaltplan kehrt zu seiner Quelle, der Batterie, zurück, sodass nichts davon in den Boden fließt.

Menschen sterben, wenn sie Hochspannungsleitungen berühren, weil sie Teil eines Stromkreises sind. Der Stromkreis umfasst oft den Boden, Metallgeräte, Wasser usw. Aber es gibt einen Stromkreis. Vögel können auf Hochspannungsleitungen sitzen, weil sie nicht Teil eines Stromkreises sind.