了解电压和电流


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在阅读“傻瓜电子学”时,经历了以下内容,我意识到我对电有一些不清楚的概念:

静电放电涉及极低电流下的极高电压。在干燥的日子里梳理头发会产生成千上万伏的静电,但是电流几乎可以忽略不计,您几乎不会注意到它。低电流可防止静电放电在遭受电击时真正伤害您。取而代之的是,你只会得到一个讨厌的挠痒痒

我以为电压是驱动电流的驱动力,而产生的电流的大小取决于电压差端子之间的电阻,如果是的话,为什么成千上万的静电产生的电流很小?如果插座中的220伏特能电绝缘,那为什么这几万伏特不能呢?阻力是相同的,即身体


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处理静电时,最好考虑库仑,真空中的物体和牛顿功,力和距离。然后介绍容量和电压。电流,田野和葫芦的概念应该晚得多。这件事太不一样了,混合时可能引起很多混乱。包括欧姆定律在内的大多数电子定律都是高度抽象的,并建立在电子中性原理的基础上。

Answers:


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这就像在问,如果我从摩天大楼上倒一杯水,那为什么不能驱动涡轮产生一些有意义的电能呢?它具有引力的潜力,那是什么问题呢?毕竟,不如摩天大楼高的水力发电大坝可产生许多兆瓦。

静电具有杀死的能力。这是自然发生的现象,称为闪电。


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如果您不喜欢咖啡,则将其倒入水槽,不要将其扔出建筑物!
Federico Russo

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我喜欢被图形化。

当您的头发被静电充电时,其作用就像是被高压充电的小型电容器。这些小电容器中存储的能量有限且很小,因此对您的伤害很小。

另一方面,220 Vrms插座的电压要低得多,但它是无限的能源。即使作用在相同的负载电阻上,这也更加危险,因为所有这些额外的能量意味着它会导致组织发热,从而造成更大的伤害。

数字


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我们在15kV时有10pF,我还不敢触摸它。据我所知,我们的身体处于pF的数量级,非常罕见的是充电到10kV以上。您的5kV数字非常合理,很好的答案。
Kortuk

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@Kortuk谢谢。人体模型(HBM)en.wikipedia.org/wiki/Human_body_model指定100 pF和1500 ohm。那是最坏的情况。
特拉克拉沃

带有图形的出色描述。这应该是公认的答案。
hkBattousai

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那里的描述还不清楚。

通过静电放电,您可以获得大量的瞬时电流和电压,但几乎没有电荷。这限制了电流可以通过的持续时间,并限制了可能发生的损坏量。

随着时间的流逝,电流确实确实很低,但是这里需要考虑的一点是,电流基本上会经历阶段:有电流的部分和没有电流的部分。

具有电流的部分仅会持续很短的时间,在此期间,电流是电压和空气电阻的结果(由于空气具有非线性电阻,因此这非常复杂)。随着时间的流逝,电流会随着静电荷的耗尽而减少,并且空气阻力会由于空气运动而变化。电流流经的空气体积的电阻会随着时间的流逝而减小,但是空气会发热,膨胀并远离放电源,这意味着总电阻会增加,因为导体的长度会增加。这持续了很短的时间。在某一点处,您到达电阻过高而无法维持电弧的部分(或者到达电荷已耗尽的那一点),然后电弧破裂。从那一刻起,

另一点是电死刑。为此,您不仅需要足够的电压,而且还需要足够的能量。例如220 V的电源插座可以在很长的时间内(与电弧持续多长时间相比)提供“大”电流,并且可以进行足够大的能量转移,从而扩大能量以破坏组织。在通常的静电放电情况下,该能量不存在。

模拟中可以看到静电放电的工作原理。注意黑屏右下角的时间,然后单击开关,查看电容器放电的速度。静电放电也会发生类似的情况。


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我觉得这里的核心问题没有得到解决。您可以处于100k伏特且没有危险的原因是因为我们的身体是一个非常弱的电容器,所以很少的电荷分离代表很大的电压,但背后没有能量。
Kortuk

@ Kortuk♦我不是在上一段中说过吗?
AndrejaKo 2012年

您说电弧持续了很长时间,而且能量不足。关于为什么您可以免受ESD影响的核心概念是电容器没有能量,在工作电压为13kV的情况下,我会产生电弧,这会炸毁您的手,这是电弧,不会增加安全性,实际上这会增加危险你有过热的空气击中你的电压。
Kortuk

@ Kortuk♦我That energy doesn't exist in case of usual electrostatic discharge.在第二句话中也在思考but little electric charge。我并不是说一般情况下电弧携带的能量很少。我还说过,电弧的持续时间很短,这是因为空气的运动和通常情况下存在静电的情况下所产生的电荷很少。由于电荷量与电容器的能量成正比,所以我认为我只覆盖了很小的能量区域。
AndrejaKo'5

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您没有做错任何事情,我只是觉得您的答案并没有解决问题的核心,您有一个相当长的答案来讨论所有围绕电容器问题的电弧特性。
2012年

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回想一下,电流是每单位时间流过一片导体的电荷量。我认为该文本的错误是将电荷与电流混为一谈。欧姆定律仍然成立,在ESD事件的持续时间内,电流本身会很高,大约为微秒或附近。但是电荷本身非常低,因此电流无法维持。如果您以“每微秒电荷”为单位来测量电流,那么您会在短时间内看到高电流,但是如果以“每秒钟电荷”(即安培)来测量电流,那么看起来就不会如此。大。

因此,即使瓶盖上有5000 V的电压,电荷也很少,不会造成太大的损坏。一旦发生ESD事件,电荷就全部耗尽,不再有电流流过。尽管墙上只有220 V电压,但出于所有目的和目的,它具有无限的充电能力,并且它将在连接期间继续将电荷泵送至与之相连的任何物体。


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当谈到电压时,我们指的是两点之间的电位差,而电流是电荷的流动速率。导体和绝缘子的概念在这里非常重要。在导体中,存在允许电流流动的自由电子,但在绝缘体中,自由电子很少,因此电流受到限制。如果材料的电势差很大,则它是像头发一样的绝缘体,则几乎没有电流流过,可能会伤害您。但是,如果在导体中产生了这么大的电压,则会有电流涌入。将导体视为打开的阀,将绝缘体视为关闭的阀。想象水压为电位差,流经阀门的水为电流。当阀门关闭时,即绝缘子,则很少或没有水流过,但是当阀门打开时i。


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那是假设一个可以提供电流的电源。静电积聚的电势有限,照明将在另一端,而旋翼飞行器则在中间。在任何情况下,您都不能使用太多的东西来获得那种水平的静电来杀死您,这是很难的,但并非不可能。

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