Spannung und Strom verstehen

Beim Lesen von "Electronics for Dummies" durchlief ich den folgenden Block und stellte fest, dass ich einige unklare Konzepte zum Thema Elektrizität habe:

Bei elektrostatischer Entladung treten sehr hohe Spannungen bei extrem niedrigen Strömen auf. Wenn Sie Ihr Haar an einem trockenen Tag kämmen, können Zehntausende von Volt statischer Elektrizität entstehen, aber der Strom ist fast so vernachlässigbar, dass Sie ihn selten bemerken. Der niedrige Strom verhindert, dass die statische Entladung Sie wirklich verletzt, wenn Sie einen Schlag erhalten. Stattdessen bekommst du nur ein nerviges Kitzeln

Ich dachte, dass Spannung die treibende Kraft ist, die Strom treibt, und die Größe des erzeugten Stroms hängt vom Widerstand ab, der zwischen den Anschlüssen einer Spannungsdifferenz angebracht ist. Wenn ja, warum wird dann ein niedriger Strom durch Zehntausende von Volt statischer Elektrizität erzeugt? Wenn 220 Volt in der Steckdose einen Stromschlag auslösen können, warum dann nicht Zehntausende Volt? der widerstand ist der gleiche dh der körper

Das ist so, als würde ich fragen, ob ich eine Tasse Wasser aus einem Wolkenkratzer gieße, warum das nicht eine Turbine antreiben kann, um sinnvollen Strom zu erzeugen? Es hat das Gravitationspotential, also wo liegt das Problem? Immerhin erzeugen Staudämme, die nicht so hoch sind wie Wolkenkratzer, viele Megawatt.

Statische Elektrizität kann tödlich sein. Dies kommt in der Natur vor und wird als Blitz bezeichnet.

Ich mag es, grafisch zu sein.

Ihre Haare wirken bei elektrostatischer Aufladung wie kleine Kondensatoren, die auf hohe Spannungen aufgeladen sind. Die Energie, die in diesen kleinen Kondensatoren gespeichert ist, ist endlich und klein und kann Ihnen daher wenig Schaden zufügen.

Andererseits hat eine 220 Veff-Steckdose eine viel geringere Spannung, ist jedoch eine unbegrenzte Energiequelle. Selbst bei gleichem Belastungswiderstand ist dies viel gefährlicher, da all diese zusätzliche Energie dazu führen kann, dass sich Ihr Gewebe stärker erwärmt und somit mehr Schaden entsteht.

Nun, die Beschreibung ist dort etwas unklar.

Mit elektrostatischen Entladungen erhalten Sie viel Momentanstrom und Spannung, aber wenig elektrische Ladung. Dies begrenzt die Zeitdauer, während der der Strom fließen kann, und begrenzt das Ausmaß des Schadens, der auftreten kann.

Im Laufe der Zeit ist der Strom tatsächlich niedrig, aber der Punkt, der hier berücksichtigt werden muss, ist, dass der Strom im Wesentlichen Stufen durchläuft: Der Teil, in dem Sie Strom haben, und der Teil, in dem Sie keinen Strom haben.

Der Teil, in dem Sie Strom haben, dauert nur kurze Zeit, und während dieser Zeit ist der Strom das Ergebnis der Spannung und des Luftwiderstands (was ziemlich komplex ist, da Luft einen nichtlinearen Widerstand hat). Mit der Zeit nimmt der Strom ab, wenn die elektrostatische Aufladung abnimmt und sich der Luftwiderstand aufgrund von Luftbewegungen ändert. Der Widerstand eines Luftvolumens, durch das der Strom fließt, nimmt mit der Zeit tendenziell ab, aber diese Luft erwärmt sich und dehnt sich aus und entfernt sich von der Entladungsquelle, was bedeutet, dass der Gesamtwiderstand zunimmt, weil die Länge des Leiters zunimmt. Dies dauert sehr kurze Zeit. An einem Punkt erreichen Sie den Teil, an dem der Widerstand zu hoch ist, um den Lichtbogen aufrechtzuerhalten (oder Sie erreichen alternativ den Punkt, an dem die Ladung erschöpft ist), und dann bricht der Lichtbogen. Von diesem Moment an,

Ein weiterer Punkt ist Stromschlag. Dafür benötigen Sie nicht nur ausreichend Spannung, sondern auch ausreichend Energie. Eine Steckdose mit beispielsweise 220 V kann sehr lange "große" Ströme liefern (im Vergleich zu der Dauer des Lichtbogens) und dies ermöglicht eine ausreichend große Übertragung von Energie, die sich ausdehnt, um das Gewebe zu beschädigen. Diese Energie ist bei einer üblichen elektrostatischen Entladung nicht vorhanden.

Wie elektrostatische Entladung funktioniert, zeigt diese Simulation. Beachten Sie die Zeit im unteren rechten Teil des schwarzen Bildschirms und klicken Sie auf den Schalter, um zu sehen, wie schnell sich der Kondensator entlädt. So etwas passiert auch mit elektrostatischer Entladung.

Erinnern Sie sich daran, dass Strom die Ladungsmenge ist, die sich pro Zeiteinheit durch einen Leiterabschnitt bewegt. Ich denke, der Fehler des Textes besteht darin, die Ladung mit der Strömung zu vermengen. Es gilt immer noch das Ohmsche Gesetz, der Strom selbst wird hoch sein ... für die Dauer des ESD-Ereignisses, das in der Größenordnung von Mikrosekunden oder in der Nähe liegt. Die Ladung selbst ist jedoch sehr gering, so dass der Strom nicht aufrechterhalten werden kann. Wenn Sie den Strom in Einheiten von "Ladung pro Mikrosekunde" messen, sehen Sie kurzzeitig einen hohen Strom, aber wenn Sie den Strom in "Ladung pro Sekunde" (dh Ampere) messen, sieht es anders aus groß.

Obwohl die Kappe 5000 V hat, ist die Ladung so gering, dass sie nicht viel Schaden anrichten kann. Sobald das ESD-Ereignis eintritt, ist die Ladung aufgebraucht und es fließt kein Strom mehr. Und während "nur" 220 V aus der Wand kommen, ist die Ladung in jeder Hinsicht unbegrenzt und es wird für die Dauer der Verbindung weiter in das gepumpt, was auch immer daran angeschlossen ist.

Wenn wir von Spannung sprechen, beziehen wir uns auf die Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, während Strom die Geschwindigkeit des Ladungsflusses ist. Der Begriff der Leiter und Isolatoren ist hier sehr relevant. In Leitern gibt es freie Elektronen, die den Stromfluss ermöglichen, aber in Isolatoren gibt es nur sehr wenige freie Elektronen, sodass der Stromfluss eingeschränkt ist. Mit einem großen Potentialunterschied kann, wenn das Material ein Isolator wie Ihr Haar ist, wenig Strom fließen, um Sie zu verletzen. Aber wenn diese hohen Spannungen in einem Leiter erzeugt werden, kommt es zu einem Stromstoß. Stellen Sie sich einen Leiter als ein offenes Ventil und einen Isolator als ein geschlossenes Ventil vor. Stellen Sie sich den Wasserdruck als Potentialdifferenz und das Wasser durch das Ventil als Strom vor. Wenn das Ventil geschlossen ist, dh ein Isolator, fließt wenig oder gar kein Wasser durch, aber wenn das Ventil offen ist, d. h.

Das setzt eine Quelle voraus, die den Strom liefern kann. Elektrostatische Aufladung hat ein begrenztes Potenzial, die Beleuchtung würde am entgegengesetzten Ende und ein Rotorfahrzeug irgendwo in der Mitte sein. In jedem Fall können Sie nicht mehr als das verwenden, was vorhanden ist. Es ist hart, aber nicht unmöglich, diese Stärke der statischen Aufladung zu erreichen, um Sie zu töten.