ทำความเข้าใจเกี่ยวกับแรงดันและกระแส

ในขณะที่อ่าน "เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับหุ่น" ผ่านบล็อกต่อไปนี้และฉันรู้ว่าฉันมีแนวคิดที่ไม่ชัดเจนเกี่ยวกับไฟฟ้า:

การคายประจุไฟฟ้าสถิตเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าสูงมากที่กระแสต่ำมาก การหวีผมของคุณในวันที่แห้งสามารถพัฒนาไฟฟ้าสถิตย์ได้หลายหมื่นโวลต์ แต่กระแสไฟฟ้านี้แทบจะไม่มีความหมายเลยคุณแทบสังเกตไม่เห็นเลย กระแสไฟฟ้าต่ำป้องกันการคายประจุไฟฟ้าสถิตจากการทำร้ายคุณเมื่อคุณได้รับการกระแทก แต่คุณเพิ่งได้รับจี้ที่น่ารำคาญ

ฉันคิดว่าแรงดันเป็นแรงผลักดันที่ขับเคลื่อนกระแสไฟฟ้าและขนาดของกระแสไฟฟ้าที่สร้างขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับความต้านทานระหว่างขั้วของความต่างศักย์ไฟฟ้าถ้าเป็นเช่นนั้นแล้วทำไมกระแสไฟฟ้าสถิตย์ที่สร้างขึ้นเป็นหมื่น ๆ โวลต์? ถ้า 220 โวลต์ในซ็อกเก็ตสามารถกระแสไฟฟ้าแล้วทำไมไม่นับหมื่นโวลต์นี้ได้? ความต้านทานจะเหมือนกันคือร่างกาย

นี่เป็นคำถามที่ถามว่าถ้าฉันเทน้ำลงบนตึกสูงทำไมไม่ขับกังหันให้ผลิตกระแสไฟฟ้าที่มีความหมาย? มันมีศักยภาพแรงโน้มถ่วงดังนั้นปัญหาคืออะไร หลังจากทั้งหมดเขื่อนไฟฟ้าพลังน้ำไม่สูงเท่าตึกระฟ้าสร้างเมกะวัตต์จำนวนมาก

ไฟฟ้าสถิตสามารถมีความสามารถในการฆ่า สิ่งนี้เกิดขึ้นในธรรมชาติและเรียกว่าสายฟ้า

ฉันชอบเป็นกราฟิก

ผมของคุณเมื่อประจุไฟฟ้าสถิตทำหน้าที่เหมือนตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง พลังงานที่เก็บไว้ในตัวเก็บประจุขนาดเล็กเหล่านี้มีขนาดเล็กและขนาดเล็กดังนั้นจึงสามารถทำอันตรายเล็กน้อยกับคุณ

ในทางกลับกันเต้าเสียบ 220 Vrms มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่ามาก แต่เป็นแหล่งพลังงานที่ไม่ จำกัด แม้จะทำหน้าที่ต้านทานโหลดเท่าเดิม แต่ก็เป็นอันตรายมากกว่าเพราะพลังงานพิเศษทั้งหมดหมายความว่ามันสามารถทำให้เนื้อเยื่อของคุณร้อนขึ้นและทำให้เกิดความเสียหายมากขึ้น

คำอธิบายก็ค่อนข้างชัดเจน

ด้วยการคายประจุไฟฟ้าสถิตคุณจะได้รับกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าทันที แต่มีประจุไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย ที่ จำกัด ระยะเวลาที่กระแสสามารถผ่านและ จำกัด จำนวนความเสียหายที่สามารถเกิดขึ้นได้

เมื่อเวลาผ่านไปกระแสไฟฟ้าต่ำ แต่จุดที่ต้องพิจารณาที่นี่คือกระแสนั้นผ่านไปยังขั้นตอนต่างๆ: ส่วนที่คุณมีกระแสและส่วนที่คุณไม่มีกระแส

ส่วนที่คุณมีกระแสไฟจะคงอยู่เพียงช่วงเวลาสั้น ๆ และในช่วงเวลานั้นกระแสนั้นเป็นผลมาจากแรงดันไฟฟ้าและความต้านทานของอากาศ (ซึ่งค่อนข้างซับซ้อนเนื่องจากอากาศมีความต้านทานไม่เป็นเชิงเส้น) เมื่อเวลาผ่านไปกระแสไฟฟ้าลดลงเมื่อประจุไฟฟ้าสถิตหมดลงและความต้านทานของอากาศเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการเคลื่อนที่ของอากาศ ความต้านทานของปริมาตรของอากาศที่กระแสผ่านผ่านมีแนวโน้มลดลงเมื่อเวลาผ่านไป แต่อากาศนั้นร้อนขึ้นและขยายและเคลื่อนย้ายออกจากแหล่งกำเนิดซึ่งหมายความว่าความต้านทานรวมเพิ่มขึ้นเนื่องจากความยาวของตัวนำเพิ่มขึ้น สิ่งนี้ใช้เวลาไม่นาน ถึงจุดหนึ่งคุณจะไปถึงส่วนที่ความต้านทานสูงเกินไปที่จะรักษาส่วนโค้ง (หรือคุณไปถึงจุดที่ประจุหมด) จากนั้นส่วนโค้งก็จะแตก จากช่วงเวลานั้น

อีกจุดคือไฟฟ้า สำหรับสิ่งที่คุณต้องการไม่เพียง แต่แรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอ แต่ยังต้องใช้พลังงานที่เพียงพอด้วย เต้ารับไฟฟ้าที่ 220 V สามารถให้กระแสไฟฟ้า "ใหญ่" เป็นเวลานานมาก (เมื่อเทียบกับระยะเวลาที่อาร์คคงอยู่) และช่วยให้การถ่ายโอนพลังงานที่มากพอที่จะขยายออกไปทำลายเนื้อเยื่อ พลังงานนั้นไม่มีอยู่ในกรณีที่มีการคายประจุไฟฟ้าสถิตตามปกติ

วิธีการทำงานของไฟฟ้าสถิตสามารถเห็นได้ในนี้จำลอง สังเกตเวลาที่ส่วนล่างขวาของหน้าจอสีดำและคลิกที่สวิตช์แล้วดูว่าตัวเก็บประจุปล่อยประจุเร็วแค่ไหน บางสิ่งเช่นนี้เกิดขึ้นกับการคายประจุไฟฟ้าสถิตเช่นกัน

จำได้ว่ากระแสไฟฟ้าคือจำนวนประจุที่เคลื่อนที่ผ่านชิ้นส่วนตัวนำต่อหน่วยเวลา ฉันคิดว่าข้อผิดพลาดของข้อความคือการคิดค่าใช้จ่ายกับกระแสปัจจุบัน กฎของโอห์มยังคงอยู่ตัวปัจจุบันจะสูง ... ตลอดระยะเวลาของเหตุการณ์ ESD ซึ่งอยู่ในลำดับไมโครวินาทีหรือบริเวณใกล้เคียง แต่ประจุไฟฟ้าเองนั้นต่ำมากดังนั้นกระแสจึงไม่สามารถคงอยู่ได้ หากคุณต้องวัดกระแสในหน่วยของ "ประจุต่อไมโครวินาที" คุณจะเห็นกระแสไฟฟ้าสูงในช่วงเวลาสั้น ๆ แต่ถ้าคุณวัดกระแสใน "ประจุต่อวินาที" (เช่นแอมป์) มันก็ไม่ได้ดู ใหญ่.

ดังนั้นแม้ว่าจะมี 5,000 V บนหมวก แต่ก็มีการชาร์จน้อยมากจนไม่สามารถสร้างความเสียหายได้มากนัก เมื่อเหตุการณ์ ESD เกิดขึ้นประจุจะหมดไปและจะไม่มีกระแสไฟไหลอีกต่อไป และในขณะที่มี "เพียง" 220 V ออกมาจากผนังสำหรับทุกเจตนาและวัตถุประสงค์มันมีค่าใช้จ่ายไม่ จำกัด และมันจะยังคงสูบประจุในสิ่งที่เชื่อมต่อกับมันในช่วงเวลาของการเชื่อมต่อ

เมื่อเราพูดถึงแรงดันไฟฟ้าเราหมายถึงความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดในขณะที่กระแสคืออัตราการไหลของประจุ แนวคิดของตัวนำและฉนวนมีความเกี่ยวข้องมากที่นี่ ในตัวนำนั้นมีอิเล็กตรอนอิสระที่อนุญาตให้มีการไหลของกระแส แต่ในฉนวนนั้นมีอิเล็กตรอนอิสระน้อยมากดังนั้นการไหลของกระแสจึงถูก จำกัด ด้วยความต่างศักย์ขนาดใหญ่ถ้าวัสดุนั้นเป็นฉนวนเช่นผมของคุณกระแสไฟฟ้าเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็สามารถไหลมาทำร้ายคุณได้ แต่ถ้าแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่เหล่านั้นถูกพัฒนาขึ้นในตัวนำก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน คิดว่าตัวนำเป็นวาล์วที่เปิดอยู่และฉนวนเป็นวาล์วปิด ลองจินตนาการถึงแรงดันน้ำว่าเป็นความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นและน้ำผ่านวาล์วเป็นกระแส เมื่อวาล์วถูกปิดนั่นคือฉนวนกันความร้อนจากนั้นน้ำไหลเล็กน้อยหรือไม่มีเลย แต่เมื่อวาล์วเปิด i

นั่นคือสมมุติว่าเป็นแหล่งที่สามารถจัดหากระแส การสะสมไฟฟ้าสถิตมีศักยภาพ จำกัด แสงสว่างจะอยู่ฝั่งตรงข้ามและยานโรเตอร์อยู่ตรงกลาง ไม่ว่าในกรณีใด ๆ คุณไม่สามารถใช้งานได้มากกว่าระดับที่คงที่เพื่อฆ่าคุณนั้นยาก แต่ก็เป็นไปไม่ได้