Zrozumienie napięcia i prądu

Czytając „Elektronikę dla manekinów”, przeszedłem przez następujący blok i zdałem sobie sprawę, że mam pewne nieczytelne koncepcje dotyczące elektryczności:

Wyładowanie elektrostatyczne wiąże się z bardzo wysokimi napięciami przy ekstremalnie niskich prądach. Czesanie włosów w suchy dzień może wytworzyć dziesiątki tysięcy woltów elektryczności statycznej, ale prąd jest prawie tak znikomy, że rzadko go zauważasz. Niski prąd zapobiega wyładowaniom elektrostatycznym, które naprawdę mogą cię zranić w przypadku wstrząsu. Zamiast tego dostajesz irytującego łaskotania

Myślałem, że napięcie jest siłą napędową, która napędza prąd, a wielkość generowanego prądu zależy od rezystancji podłączonej między zaciskami różnicy napięcia, jeśli tak, to dlaczego występuje niski prąd generowany przez dziesiątki tysięcy woltów elektryczności statycznej? jeśli 220 woltów w gnieździe może porażić prądem, to dlaczego nie dziesiątki tysięcy woltów mogą? opór jest taki sam, tzn. ciało

To tak, jakby zapytać, jeśli wylewam szklankę wody z wieżowca, dlaczego nie może napędzać turbiny, aby wytworzyć jakąś znaczącą energię elektryczną? Ma potencjał grawitacyjny, więc w czym problem? W końcu tamy hydroelektryczne nie tak wysokie jak drapacze chmur generują wiele megawatów.

Elektryczność statyczna może zabijać. Dzieje się tak w naturze i nazywa się błyskawicą.

Lubię być graficznym.

Włosy ładowane elektrostatycznie działają jak małe kondensatory naładowane wysokimi napięciami. Energia zmagazynowana w tych małych kondensatorach jest skończona i niewielka, więc może wyrządzić ci niewielką szkodę.

Z drugiej strony, gniazdo 220 Vrms ma znacznie niższe napięcie, ale jest nieograniczonym źródłem energii. Nawet działając przy tej samej odporności na obciążenie, jest to znacznie bardziej niebezpieczne, ponieważ cała ta dodatkowa energia oznacza, że ​​może powodować więcej nagrzewania tkanek, a tym samym więcej uszkodzeń.

Opis jest nieco niejasny.

Dzięki wyładowaniom elektrostatycznym uzyskuje się zarówno natychmiastowy prąd, jak i napięcie, ale niewielki ładunek elektryczny. Ogranicza to czas, przez który prąd może przepływać, i ogranicza ilość szkód, które mogą wystąpić.

Z biegiem czasu prąd jest rzeczywiście niski, ale kwestią wymagającą rozważenia jest to, że prąd zasadniczo przechodzi do etapów: Część, w której masz prąd i część, w której nie masz prądu.

Część, w której masz prąd, trwa tylko przez krótki czas iw tym czasie prąd jest wynikiem napięcia i oporu powietrza (co jest dość złożone, ponieważ powietrze ma opór nieliniowy). Z biegiem czasu prąd maleje, gdy ładunek elektrostatyczny jest wyczerpany, a opór powietrza zmienia się w wyniku ruchu powietrza. Opór objętości powietrza, przez który przepływa prąd, ma tendencję do zmniejszania się z upływem czasu, ale powietrze to nagrzewa się, rozszerza i odsuwa od źródła rozładowania, co oznacza, że ​​całkowity opór wzrasta, ponieważ zwiększa się długość przewodu. Trwa to bardzo krótko. W pewnym momencie dochodzisz do części, w której opór jest zbyt wysoki, aby utrzymać łuk (lub alternatywnie osiągasz punkt, w którym ładunek został wyczerpany), a następnie łuk się łamie. Od tego momentu,

Kolejną kwestią jest porażenie prądem. Do tego potrzebujesz nie tylko wystarczającego napięcia, ale także wystarczającej energii. Gniazdko elektryczne, powiedzmy 220 V, może zapewniać „duży” prąd przez bardzo długi czas (w porównaniu do tego, jak długo trwa łuk), co pozwala na wystarczająco duży transfer energii, która jest rozszerzana w celu uszkodzenia tkanki. Ta energia nie istnieje w przypadku zwykłego wyładowania elektrostatycznego.

W tej symulacji można zobaczyć, jak działa wyładowanie elektrostatyczne . Zwróć uwagę na czas w prawej dolnej części czarnego ekranu, kliknij przełącznik i sprawdź, jak szybko kondensator się rozładowuje. Coś takiego dzieje się również z wyładowaniami elektrostatycznymi.

Przypomnij sobie, że prąd to ilość ładunku, która przepływa przez kawałek przewodu na jednostkę czasu. Myślę, że błędem tego tekstu jest połączenie obciążenia z prądem. Prawo Ohma nadal obowiązuje, sam prąd będzie wysoki ... przez czas trwania zdarzenia ESD, które jest rzędu mikrosekund lub około niego. Ale sam ładunek jest bardzo niski, więc prądu nie można utrzymać. Jeśli zmierzysz prąd w jednostkach „ładunku na mikrosekundę”, zobaczysz wysoki prąd przez krótki czas, ale jeśli zmierzysz prąd w „ładunku na sekundę” (tj. Wzmacniacze), to nie wygląda to tak duży.

Tak więc, mimo że na czapce jest 5000 V, ładunek jest tak niski, że nie może powodować dużych szkód; po wystąpieniu zdarzenia ESD ładunek zniknął i nie płynie już prąd. I chociaż ze ściany wychodzi „tylko” 220 V, dla wszystkich celów i celów ma nieograniczony ładunek i będzie kontynuował pompowanie ładunku do wszystkiego, co jest z nim połączone przez cały czas połączenia.

Kiedy mówimy o napięciu, odnosimy się do różnicy potencjałów między dwoma punktami, podczas gdy prąd jest szybkością przepływu ładunku. Pojęcie przewodników i izolatorów jest tutaj bardzo istotne. W przewodnikach istnieją wolne elektrony, które umożliwiają przepływ prądu, ale w izolatorach jest bardzo mało wolnych elektronów, więc przepływ prądu jest ograniczony. Z dużą różnicą potencjałów, jeśli materiał jest izolatorem takim jak twoje włosy, wtedy mały prąd może przepłynąć, aby cię zranić. Ale jeśli te duże napięcia powstały w przewodniku, następuje przypływ prądu. Pomyśl o przewodniku jak o zaworze otwartym, a izolator o zaworze zamkniętym. Wyobraź sobie ciśnienie wody jako różnicę potencjałów i wodę przepływającą przez zawór jako prąd. gdy zawór jest zamknięty, tj. izolator, wówczas przepływa niewielka ilość wody lub nie ma jej wcale, ale gdy zawór jest otwarty i.

To zakłada źródło, które może dostarczyć prąd. Nagromadzenie elektrostatyczne ma ograniczony potencjał, oświetlenie byłoby na przeciwległym końcu, a jednostka wirnika gdzieś pośrodku. W każdym razie nie możesz użyć więcej niż to, co jest, aby zabicie cię na takim poziomie elektryczności było trudne, ale nie niemożliwe.