導(dǎo)體接地問題_導(dǎo)體接地還會有電荷嗎?導(dǎo)體接地的種類和作用?.doc

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1、導(dǎo)體接地問題_導(dǎo)體接地還會有電荷嗎?導(dǎo)體接地的種類和作用?導(dǎo)體接地問題_導(dǎo)體接地還會有電荷嗎?導(dǎo)體接地的種類和作用?導(dǎo)體接地問題_導(dǎo)體接地還會有電荷嗎?導(dǎo)體接地的種類和作用?導(dǎo)體接地問題_導(dǎo)體接地還會有電荷嗎?導(dǎo)體接地的種類和作用?  以地球作為電勢參考點(diǎn)且取U地=0非常方便,帶電導(dǎo)體接地,提供了導(dǎo)體與“地”交換電荷的可能性,因此導(dǎo)體接地在生產(chǎn)、生活中是必不可少的。  導(dǎo)體接地在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用非常廣泛,在研究靜電場中的導(dǎo)體時,也經(jīng)常遇到導(dǎo)體接地問題。在電子技術(shù)中,“地”是一個非常重要的概念,但電子技術(shù)中的“地”往往與大地毫無關(guān)系,它只是電路中的一個公共等電位系統(tǒng),例如:收

2、音機(jī)、電視機(jī)中的“地”只是接收線路里的一個電位基準(zhǔn)點(diǎn)。因此,許多初學(xué)者對導(dǎo)體接地中的諸多問題,甚至在對接地概念的認(rèn)識都存在許多誤解。據(jù)此,本文對導(dǎo)體接地的內(nèi)涵、種類及作用進(jìn)行歸納和概述,對人們?nèi)菀桌Щ?、誤解的問題作簡要討論和分析?! ?dǎo)體接地的內(nèi)涵    導(dǎo)體與地球間的電荷交換  當(dāng)帶電導(dǎo)體接地時,通常認(rèn)為只提供了導(dǎo)體與大地交換電荷的可能性,而二者間是否交換電荷,不能一概而論,必須具體問題具體分析?! ±纾阂粠д妼?dǎo)體,其電勢高于大地,若將導(dǎo)體接地,則導(dǎo)體上的正電荷在電場力作用下就會“流入”大地,或者說,大地的負(fù)電荷“流入”導(dǎo)體,與正電荷中和。此時導(dǎo)體與大地交換了電荷,但

3、這種交換不是任意的,受靜電平衡規(guī)律的支配?!   D一、二  如圖1所示,空間有三塊平行放置的金屬平板A,B,C,三塊板的長寬分別相等,且都比板間距大得多,板外無帶電體和導(dǎo)體。  令A(yù)、B兩板各帶電Aq和Bq,根據(jù)靜電平衡條件和電荷守衡定律,可求出各個板面上的電荷密度:    若讓圖1中的B板接地(如圖2所示),則接地提供了B板與大地交換電荷的通道。由于B板必須和大地等電位,B板上的電荷必須向大地“移動”,使60??,同時A、C兩板的面電荷密度重新分布,根據(jù)靜電平衡條件和電荷守衡定律,其電荷分布為:      再拆去B板接地線而將A板接地(如圖3所示)。由于拆去B板接地線后

4、,B板上的電荷分布不變,所以當(dāng)A板接地后使10??,可推出A、C兩板的面電荷密度分布與B板接地的結(jié)果相同。這說明電荷分布不因改換A板接地而改變,導(dǎo)體板的電荷也沒有通過A板接地線和大地進(jìn)行交換。事實(shí)上B板接地時ABUUU??地,拆去B板接地線后,電荷分布不變,電位關(guān)系也不變?! 囊陨系睦涌梢钥闯觯拥夭灰欢ń粨Q電荷,接地僅為帶電導(dǎo)體與大地在等電位的條件下提供了交換電荷的“通道”?! 〗拥剡^程中地球的地位與作用  電場中各點(diǎn)的電勢與電勢零點(diǎn)的選擇有關(guān),但兩點(diǎn)間的電勢差與電勢零點(diǎn)的選擇無關(guān)。在具體工作中,有意義的正是兩點(diǎn)間的電勢差。因此在工程技術(shù)中,對電勢零點(diǎn)的選擇既要依據(jù)一

5、定原則,又要考慮處理問題的方便。在理論上計(jì)算一個有限大小的帶電體所產(chǎn)生的電場中各點(diǎn)的電勢時,通常選取無限遠(yuǎn)出作為電勢的零點(diǎn),但在實(shí)際問題中,如電器設(shè)備、儀器等,則往往選取地球作為電勢的零點(diǎn),即0U?地,凡是接地的導(dǎo)體電勢皆為零。地球物理研究表明,通常情況下,大氣相對與地球表面來說是帶正電的,而地球可視為一個帶負(fù)電的導(dǎo)體球,且對通常的帶電體來說是無限大的。一般帶電體與地球接通,可能流入或流出電荷量q?,引起地球電勢的變化0/(4)UqR?????地地,因?yàn)閝?很小,R地極大,所以U?地可忽略不計(jì)?! ×硗?,導(dǎo)體所帶電量與地球的帶電量相比是很小的,因此地面附近的帶電體由于靜電感

6、應(yīng)而引起的地球電荷分布的變化也是極小的,同樣可以忽略不計(jì)。所以地球是一個電勢穩(wěn)定的大導(dǎo)體,以地球作為電勢的參考,并規(guī)定地球的電勢為零是很方便的。嚴(yán)格地說,地球相對于無窮遠(yuǎn)的電勢并不等于零。但靜電實(shí)驗(yàn)可以證明,取0U?地與取0U??是等效的。因?yàn)榈厍蛏系囊磺袑?shí)驗(yàn)都是在實(shí)驗(yàn)室或廠房里進(jìn)行的,其尺寸遠(yuǎn)小于地球,實(shí)驗(yàn)中的帶電體激發(fā)的電場所充滿的空間,只是地面的一個局部小區(qū)域,此區(qū)域的邊緣對實(shí)驗(yàn)室來說就是物理上的無限遠(yuǎn)。對實(shí)際的帶電體來說,無限遠(yuǎn)只是地面上的部分地區(qū),該地區(qū)由地面上的各種建筑物構(gòu)成,它們與大地是等電勢的。因此,對通常的實(shí)驗(yàn),取無限遠(yuǎn)處電勢為零,與取大地的電勢為零是等效

7、的?! ?dǎo)體接地的種類和作用    保護(hù)型接地  保護(hù)型接地是為了防止絕緣損壞設(shè)備帶電而危及人身安全而設(shè)置的保護(hù)裝置,它有接地與接零兩種方式。接地時電器外殼與地球具有相同的電勢,若由于某種原因(如漏電)而使電器外殼帶電時,外殼、人、地球?yàn)橥坏葎蒹w,不會有電流流過人體。按電力規(guī)定,凡采用三相四線供電的系統(tǒng),由于是中性線接地,應(yīng)采用接零方式,把設(shè)備的金屬外殼通過導(dǎo)體接至零線上,而不允許將設(shè)備外殼直接接地。采用三相五線制的最好在家庭中安置漏電保護(hù)器。以生活和工作角度來分,保護(hù)型接地有可分為生活保護(hù)接地和工作保護(hù)接地。例

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