有一个非常危险的神话流传着,它实际上可能会导致严重的伤害甚至死亡——“电总是沿着阻力最小的路径运行”。这是由于一个普遍的事实被夸大而产生的神话之一。
忘记大学和工程学院吧,大多数高中生都知道电确实是这样的,它是电和电阻基础知识的一部分。令人担忧的是,这个神话并不仅仅是一个事实,它是许多电路设计中普遍遵循的做法,特别是涉及到接地的时候。
走进任何使用电机或泵的工厂,你会发现它们都连接到接地棒。问任何人为什么要这样做,你很可能会在任何地方得到相同的回答(甚至来自负责网站的人)电气维修-这是为了消除潜在的差异。
回归基础
连接到接地线的电机应该是安全的,因为电路径会有更低的电阻,电会这样走,但这里缺少了一些东西。这个理论不符合基尔霍夫平行电路定律。没错,这和学电气的学生在第一年计算一个电阻与其他电阻并联的电阻时使用的法则是一样的。
让我们来看看一个基本的场景,两个100Ω电阻并联,你必须计算总电阻。你可以这样做:
总电阻= 1/(1/R1 + 1/R2)
Rt = 50Ω
真的很简单,但要理解为什么电选择最小阻力的神话并不严格正确,你需要更深入地研究这个问题。如果有一个电阻,电阻将是100Ω,但添加另一个并联电阻将是50Ω,电阻的一半。这是因为电流现在通过两条路径流动,而不是一条。
把它想象成水流过一根4英寸长的管子。再加一条平行管道,流量就会增加一倍。
如何将其应用到现实场景中?
让我们以一个具有3个不同电阻(20Ω, 300Ω和600Ω)的电路为例,并通过33安培电流并联连接。下面是电流如何根据定律分布:
- 电阻1 (2Ω)- 30安培
- 电阻2 (300Ω)- 2安培
- 电阻3 (600Ω)- 1安培
现在,如果电流只经过电阻最小的路径,那么电路的整个电阻应该只有2Ω,所有33安培都应该流过电阻1。
这就是为什么会这样——电流会流过每一条可用的路径,与每条路径的电阻成反比。
那么,这意味着什么呢?
简单地说,接地可以降低触电的几率,而且大部分电流会被引向远离你的身体。然而,这还不是全部——远远不够!即使是适当的接地也只是电力可用的几种途径之一,考虑一下:
电机轴承也可以导电,所以如果有人用一只脚踩在地线上与电机接触,就有另一条路可走——一条直接穿过他或她的心脏的路。
电力总是试图找到一条回到源头的路,在这种情况下就是电源变压器。人体的阻抗一般为100Ω,远低于变压器和接地棒之间污垢的阻抗。如果有足够的杂散电流,人站在接地棒上仍然可能触电。
考虑到我们已经听过多少次这个特殊的神话,让你的头脑理解这个概念可能有点困难。如果你还是不相信,试着把这些都写在纸上,这样你就能明白其中的道理了。画一个有电机、接地棒和电源变压器的电路,填上所有电阻的值,画出电流可用的各种平行路径,然后你就会有画面了!
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