Warum Strom in den Boden gelangt

Warum gelangt elektrischer Strom in den Boden? Da diese Frage jedoch nicht für alle Stromkreise beantwortet werden kann, machen wir es etwas komplizierter. In welchen Fällen und warum geht der Strom zur Erde?

Beginnen wir mit einem einfachen Beispiel. Sicherlich musste jeder von uns ein so natürliches Phänomen wie einen Blitz beobachten. Blitz – Es gibt nichts weiter als eine kurze Strömung, die eine Gewitterwolke im Boden hinterlässt. Warum passiert das?

Aus dem Schulphysikkurs ist bekannt:

1 – dass Ladungen mit entgegengesetzten Vorzeichen dazu neigen, sich gegenseitig anzuziehen;

2 – Als Richtung des Stroms im Leiter wird die Richtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung negativ geladener Teilchen – Elektronen (für ionisierte Gase oder Elektrolyte – entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung negativer Ionen und für Halbleiter – entgegengesetzt) ​​angesehen die Bewegungsrichtung der „Löcher“).

In Bezug auf Blitze können wir also sagen, dass wenn eine Gewitterwolke positiv geladen ist und die Bodenoberfläche unter der Wolke negativ geladen ist (das Gegenteil passiert! Siehe Abbildung), unter bestimmten Bedingungen (Temperatur, Druck, Luftfeuchtigkeit) , in der Atmosphäre kommt es zu einem Luftdurchschlag, wenn Elektronen vom Boden in eine positiv geladene Gewitterwolke strömen, was bedeutet, dass in diesem speziellen Fall der Strom wirklich „in den Boden geht“, einfach weil Ladungen mit entgegengesetzten Vorzeichen angezogen werden.

Aufladen Kondensator, und seine negativ geladene Platte soll die Erde symbolisieren und seine positiv geladene Platte eine Gewitterwolke. Schließen Sie die Klemmen mit einem Schraubenzieher – bringen Sie einen Strom in den Boden, „der in den Boden geht“ – ein Miniaturanalogon eines Blitzes aus einer Wolke. Wenn die Ladung am Boden gleich der Ladung einer Gewitterwolke wäre (Analogie – ein entladener Kondensator), dann würde die Entladung nicht stattfinden und der Strom „würde nicht in den Boden fließen“.

Lass uns jetzt reden in Wechselstromnetzenwerden in den meisten Branchen, in Gebäuden, in denen Menschen arbeiten, sowie in unseren Häusern zur häuslichen Stromversorgung eingesetzt. Dabei handelt es sich um sogenannte „geerdete Neutralleiternetze“.

Neutral bedeutet in Bezug auf diese Netzwerke notwendigerweise den geerdeten Anschluss der Sekundärwicklung Industrieller Drehstromtransformator (er steht am Umspannwerk), von dem unsere Wohnungen am Ausgang die gleichen 220 Volt pro Phase erhalten.

Ein an einen fest geerdeten Neutralleiter angeschlossener Draht wird „PEN“ genannt. Bei den Phasenleitern handelt es sich eigentlich um die Gegenklemmen einer gegebenen Drehstromwicklung, deren „Sternpunkt“ gemäß Sicherheitsanforderungen geerdet ist – dies ist ein anerkannter Standard in der Elektrotechnik.

Was passiert, wenn einer der Phasendrähte versehentlich mit dem leitenden Körper eines Geräts in Kontakt kommt, sofern dieser Körper mit dem PEN-Kabel verbunden ist?

Der Stromkreis des Phasengehäuseleiters wird geschlossen KHIMILKA (verbunden mit der Erde und dem Neutralleiter des Transformators im Umspannwerk), in diesem Fall sollte die in der Regel in allen gewissenhaft ausgelegten Stromnetzen installierte Schutzeinrichtung funktionieren. Kann man in diesem Fall sagen, dass „der Strom den Boden durchdrungen hat“? Nur bedingt, wenn Sie die Erde als den Ort bezeichnen, an dem der Neutralausgang des Transformators im Umspannwerk mit der Erde verbunden ist.

Was aber, wenn der PEN-Draht praktisch nicht vorhanden ist und stattdessen eine lokale Erdung verwendet wird, grob gesagt ein in die Erde eingeführter Metallstift oder Schaltkreis? Was dann?

In einer ähnlichen Situation, in der die Phase auf das Gehäuse trifft, fließt der Strom zu demselben Transformatoranschluss, der im Umspannwerk geerdet ist, und dieser Strom fließt direkt durch den Boden, buchstäblich durch die Erde, und ebnet den Weg des geringsten Widerstands von der örtlichen Erde an geerdete Leiter, die an denselben Neutralleiter der Unterstation angeschlossen sind.

In dieser Situation verlässt der Strom tatsächlich die Phase zur Erde, aber die Erde dient nur als Leiter, da der Strom in der Praxis zum Neutralleiter des weit entfernten Transformators im Umspannwerk geleitet wird und dieser Strom durch die Phase fließt Erde nur, weil dieser Neutralleiter geerdet ist, das heißt, der Strom wird in diesem Fall gezwungen, auf der Suche nach dem Weg des geringsten Widerstands „in die Erde einzudringen“.

Siehe auch: Wirkungen von elektrischem Strom: thermisch, chemisch, magnetisch, licht und mechanisch