Wie hoch ist das Spannungspotential von Masse während eines Kurzschlusses?

Masse ist ein Bezugspunkt und wird daher immer als 0 Volt betrachtet.

Natürlich kann bei einem Blitzeinschlag der lokalisierte Bereich um den Einschlag herum enorme Potenziale pro Meter erzeugen. Wenn Sie also Ihr Leben schätzen (und das Leben aller zukünftigen Kinder, die Sie gebären möchten), halten Sie Ihre Füße nahe beieinander, wenn die Gefahr eines Blitzes besteht.

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Schaltungsmasse ist nur ein Punkt, von dem aus wir Spannungen messen oder referenzieren. Wenn Sie möchten, ist dies der Punkt, an dem Sie das schwarze Kabel Ihres Multimeters anschließen. Alle anderen Spannungen können dann in Bezug auf diesen Punkt gemessen werden.

Es sollte von oben klar sein, dass, wenn Sie die rote Leitung Ihres Multimeters mit der Schaltungsmasse verbinden, es immer 0 V anzeigt, egal was mit der Batterie passiert. (Im wirklichen Leben kann es etwas komplexer sein, wenn im Erdungskreis ein Strom fließt und zwischen den beiden Punkten ein gewisser Widerstand besteht.)

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Abbildung 1. Sowohl VM1 als auch VM2 werden null Volt anzeigen. Der Batterieinnenwiderstand begrenzt den Stromfluss.

Der Widerstand von Standard-PCB-Folie beträgt 0,0005 Ohm (500 Mikroohm) pro Folienquadrat ---- für Folienquadrate jeder Größe.

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Jedes Quadrat hat 0,0005 Ohm. Um den Einstiegspunkt zu verlassen, gibt es 8 umgebende Quadrate, daher ist R dieses ersten Rings aus Quadraten 0,0005/8 = 0,00006 Ohm. Dann fügt der nächste (3x größere) Ring weitere 0,00006 Ohm hinzu. Usw. Aber in den größeren Ringen fließt der Strom meistens in Richtung des DESTINATION-Ausgangsknotens, und nicht alle Quadrate erhalten die gleiche Stromdichte.

Masse ist nur ein Bezugspunkt, es muss keine tatsächliche Verbindung zur Erde sein.

Wenn Sie eine 9-V-Batterie kurzschließen, kommen Dinge ins Spiel, die Sie normalerweise ignorieren können (wie den Serienwiderstand der Batterie). Dadurch wird verhindert, dass sich das Massepotential je nach gewähltem Massebezugspunkt ändert.

In der linken Schaltung kann der 1-Ohm-Serienwiderstand der Batterie vernachlässigt werden, da der Widerstand der Last 100-mal höher ist. R1 macht nicht wirklich viel.

In der rechten Schaltung kommt R3 ins Spiel, es begrenzt den Strom, der fließen wird. Die vollen 9 V liegen an R1 an. Die Masse wird immer noch 0 V sein, sie kann sich nicht einmal ändern, da Masse bedeutet, dass sie per Definition 0 V ist .

Wenn Sie eine ideale Batterie mit einem Serienwiderstand von Null hätten, würde theoretisch ein unendlicher Strom fließen, wenn Sie diese ideale Batterie kurzschließen. Aber auch dann bleibt Masse 0 V.

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Der Begriff „Masse“ hat historisch wörtlich Masse bedeutet: eine elektrische Verbindung zur Erde selbst, typischerweise über einen Stab, der in die Erde getrieben wird. Dies wurde in Strom- und Telekommunikationssystemen verwendet, um eine Spannungsreferenz zu erhalten, und manchmal als Stromrückweg. In elektronischen Schaltkreisen hat sich der Begriff gehalten und wird typischerweise verwendet, um die negative Seite der Stromversorgung zu bezeichnen, selbst in Fällen, in denen der Schaltkreis von der tatsächlichen Erdung isoliert ist. In der Schaltungsanalyse wird „Masse“ häufig verwendet, um einen Referenzpunkt anzugeben, von dem aus andere Schaltungsspannungen gemessen werden; Daher liegt es per Definition bei null Volt.

Angenommen, Sie geben im Beispiel der 9-V-Batterie den Minuspol als Masse an. Wenn Sie den Pluspol mit Masse kurzschließen, fließt ein Strom durch den Kurzschluss, und der Pluspol liegt (fast) auf null Volt, da eine physische Batterie im Gegensatz zu einer idealen Spannungsquelle einen Innenwiderstand hat.

Boden und Erde werden oft verwechselt. Persönlich beziehe ich mich nur auf die Erde als eine Verbindung zur lokalen Stromversorgungserde, die buchstäblich mit der Erdung des Planeten verbunden ist, wie andere darauf hingewiesen haben.

Erde hingegen bedeutet eine Schaltungsreferenz und kann, muss aber nicht, mit Erde verbunden werden.

Betrachten Sie die Schaltung unten, wir haben zwei Voltmeter, was messen sie?

VM1 sollte, wenn es empfindlich genug ist, eine positive Spannung messen, da in der Verbindung zwischen seinen Eingängen Strom fließt. Theoretisch haben wir einen Nullwiderstand, egal wie viele Ampere aus der kurzgeschlossenen Batterie fließen, es sollte Null sein, aber wir haben niemals, außer möglicherweise mit Supraleitern, wirklich einen Nullwiderstand.

VM2 sieht den Abfall des Batteriestroms nicht, sieht also wie erwartet 0 V.

Wir sprechen von „lokalen Erdungen“, aus diesem Grund kümmert sich jedes Bit der Schaltung auch um den Punkt, auf den es sich bezieht, der möglicherweise nicht überall gleich ist, wenn erhebliche Ströme oder aufgrund induktiver Effekte mit „hohen“ Frequenzen verbunden sind.

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