Einzelne Klemme der Spannungsquelle an Masse angeschlossen

Wenn ich Ihre Frage richtig verstehe, ist eine Batterie nicht erforderlich, um dieses Problem zu demonstrieren. Angenommen, Sie haben ein beliebiges Objekt mit einem gewissen Potenzial . Dann verbinden Sie es mit einem anderen Potential. Fließt etwas Strom? Nehmen wir an, es ist ein Metallwürfel und hat das Potential der Erde plus ein Volt. Dann ist es plötzlich mit der Erde verbunden:

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

Kurze Antwort: Es fließt kein Strom. Es gibt keinen Stromkreis für den Stromfluss.

Dies ist jedoch eine Annäherung, um die Analyse zu vereinfachen. Wir vernachlässigen eine wichtige Tatsache: Alles hat eine gewisse Kapazität zu allem anderen. Der Metallwürfel ist eine Platte des Kondensators und die Erde ist die andere. Die Schaltung ist also eigentlich diese:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

In diesem Fall fließt etwas Strom, wenn V1 plötzlich 0 V wird. Die Gesamtladung, die fließt, hängt von der Kapazität ab$C$, was sehr klein ist. Vielleicht$1fF$, wenn überhaupt. Wir wissen, dass Kapazität mal Spannung Ladung ist:

Also die Gesamtladung, die fließen wird, wenn V1 abgeht$1V$zu$0V$, und$C$ist$1fF$ist:

Dies ist eine sehr kleine Ladung, die für jede praktische Schaltung weit mehr als unbedeutend ist.

Der Strom, der fließt, hängt davon ab, wie schnell$V_1$Änderungen und die Kapazität$C$, nach:

Wie hängt das mit ESD zusammen?

ESD ist das, was Sie bekommen, wenn der Potentialunterschied zwischen zwei Dingen groß genug ist, um die Isolierung zwischen diesen Dingen zu zerstören. Normalerweise ist diese Isolierung Luft. Wie viel Spannung das braucht, hängt von vielen Faktoren ab, und ich bin kein Experte, aber wir sprechen von Unterschieden, die in Kilovolt gemessen werden.

Diese hohen Spannungen sind gerade aufgrund der sehr kleinen Kapazität zwischen Ihnen und allem anderen erreichbar. Erinnere dich noch einmal daran$CV=Q$. Wir können das wie folgt umordnen:

Wenn$C$sehr klein ist, dann eine sehr kleine Gebühr$Q$kann zu einer sehr hohen Spannung führen. Wenn Sie über den Teppich schlurfen, übertragen Sie vielleicht nur eine (metaphorische) Handvoll Elektronen , aber das reicht aus, um Ihre Spannung relativ zu Ihrer Umgebung ziemlich zu ändern.

Sobald Sie über Kilovolt sprechen, und nicht die$1V$in dem Beispiel wie zuvor ist dieser unbedeutende Strom nicht mehr so ​​unbedeutend. Immer noch klein, wohlgemerkt, aber es wird in einem so kurzen Moment angewendet, dass es empfindliche Geräte beschädigen kann.

Das vielleicht am häufigsten beschädigte Gerät in der heutigen Zeit ist das Gate-Isolationsoxid in MOSFETs , das so dünn ist, dass es eine Durchbruchspannung von vielleicht haben könnte$10V$. Wenn Sie genug Ladung auf sich hatten, um Ihre Spannung genug zu erhöhen, um die relativ starke Luft um Sie herum zu zappen, dann können die wenigen Atome von Siliziumdioxid diese Ladung so gut wie nasses Seidenpapier zurückhalten:

Nehmen Sie weiter an, dass das Potenzial der Batterie größer ist als das der Erde.

Batterien werden nicht elektrisch geladen .

Wenn ein Anschluss einer Batterie mit einer idealen Masse verbunden ist (eine perfekte Senke für elektrische Ladung) und Ladung aus (oder in) diesen Anschluss zur (von) Masse fließen würde, würde die Batterie elektrisch geladen.

Aber dies würde die potentielle Energie des Systems eher erhöhen als verringern . *

Eine andere Möglichkeit, dies zu sehen, ist, dass, wenn beispielsweise Elektronen die Batterie verlassen, die Batterie positiv geladen würde, was Elektronen vom Boden zurück zur Batterie ziehen würde .

* Abhängig von der Geometrie kann es zu einer geringfügigen Umverteilung der Ladung kommen, die die Energie des Systems senkt.

Ist dies nicht das gleiche Prinzip, das hinter der elektrostatischen Entladung steht (obwohl dieses Szenario keinen so großen Potentialunterschied impliziert?)

Eine elektrostatische Entladung kann nur auftreten, wenn ein ausreichendes Potential vorhanden ist, um die durch Luft (oder Vakuum oder ein anderes Gas) auferlegte Barriere zu durchbrechen (oder zu durchbrechen).

Hier ist eine Erklärung des Paschenschen Gesetzes. Dies bezieht sich auf die erforderliche Klemmenspannung gegenüber dem "Abstand" zwischen den Klemmen, damit ein Lichtbogen einen Stromfluss bei verschiedenen Gasdrücken verursacht: -

Beachten Sie, dass Sie, wenn Ihre Batterie unter 100 V liegt, selbst beim optimalen Druck für das optimalste Gas (Argon) Schwierigkeiten haben, Strom zum Fließen zu bringen. Wenn Ihre Batterieanschlüsse jedoch optimal geformt sind, besteht eine bessere Chance, dass der Strom zum Fließen kommt. Ich werde diesen Weg in dieser Antwort nicht gehen, es sei denn, Sie werden aufgefordert.

Es spielt keine Rolle, ob Ihre Batterie an einem Anschluss geerdet / geerdet ist oder nicht - es ist die Potentialdifferenz (auch als Spannung bezeichnet) über der Batterie, die bestimmt, ob sie sich durch Luft / Gas / Vakuum entlädt.

Diese Frage ist die gleiche Frage wie meine, wenn ich mit dem Elektronikstudium beginne.

1. Nehmen Sie weiter an, dass das Potenzial der Batterie größer ist als das der Erde. Warum fließt kein Strom, wenn wir den einzelnen Anschluss in der Batterie mit Masse verbinden?

Einfache Antwort, denn die Batterie ist eine galvanische Zelle , die eine chemische Reaktion benötigt, damit Strom von ihren Anschlüssen fließen kann. Ohne Verbindung von + und - Klemmen fließt dort kein Strom.

Die Batterie ist nicht wie ein Blitz, der ein unterschiedliches Potential ( Himmelsspannung ) zwischen der Luft und dem Boden (Erde, Boden) hat.

Die Batterie hat keine Nettoladung. Selbst in einem geschlossenen Stromkreis ist die Nettoladung der Batterie Null. Wenn die Batterie jedoch in einem geschlossenen Stromkreis angeschlossen ist, was bedeutet, dass ein leitender Pfad zwischen den (+) und (-) Anschlüssen der Batterie hergestellt wurde, werden Ladungsträger durch den leitenden Pfad zwischen den Batterieanschlüssen gepumpt, da ein Potential vorhanden ist Unterschied zwischen den Terminals.

Das Anschließen eines einzelnen Anschlusses einer gewöhnlichen Batterie an den leitfähigen Schmutz der Erde wäre dasselbe wie das Anschließen eines leitfähigen Objekts, das keine Nettoladung an die Erde hat. nichts passiert. Das Anschließen nur eines Anschlusses an Masse ist dasselbe wie das Aufbewahren der Batterie in einer Holzschublade (außer dass das Belassen des Anschlusses im Boden ihn wahrscheinlich korrodieren wird).

Wenn Sie beide Klemmen mit dem leitfähigen Schmutz in der Erde verbinden würden, dann haben Sie den Stromkreis geschlossen und die Ladung fließt durch die Erde zwischen den Klemmen der Batterie.

Wenn Sie beispielsweise eine Batterie mit einer Potentialdifferenz von 3000 V zwischen ihren Anschlüssen haben und einen Anschluss mit dem leitfähigen Schmutz der Erde verbinden und einen maximalen Luftspalt von 1 mm zwischen dem anderen Anschluss und der Erde beibehalten, wird die Luft wahrscheinlich zusammenbrechen und den Stromkreis schließen (Batterieklemme, Erde, ionisierte Luft, andere Batterieklemme) , sodass Strom zwischen den Klemmen der Batterie fließen kann.