Comprensione di tensione e corrente

Durante la lettura di "Elettronica per manichini" ho esaminato il blocco seguente e mi sono reso conto di avere alcuni concetti poco chiari sull'elettricità:

Le scariche elettrostatiche comportano tensioni molto elevate a correnti estremamente basse. La pettinatura dei capelli in una giornata asciutta può sviluppare decine di migliaia di volt di elettricità statica, ma la corrente è quasi così trascurabile che raramente la noti. La bassa corrente impedisce alle scariche statiche di ferirti davvero quando si riceve uno shock. Invece, hai solo un fastidioso solletico

Ho pensato che la tensione sia la forza motrice che guida la corrente, e l'entità della corrente generata dipende dalla resistenza collegata tra i terminali di una differenza di tensione, se è così perché c'è una corrente bassa generata da decine di migliaia di volt di elettricità statica? se 220 volt nella presa possono fulminarsi, allora perché non possono farlo queste decine di migliaia di volt? la resistenza è la stessa cioè il corpo

È come chiedere, se verso una tazza d'acqua da un grattacielo, perché non può guidare una turbina per produrre elettricità significativa? Ha il potenziale gravitazionale, quindi qual è il problema? Dopotutto, le dighe idroelettriche non alte come un grattacielo generano molti megawatt.

L'elettricità statica può avere la capacità di uccidere. Ciò si verifica in natura e si chiama fulmine.

Mi piace essere grafico.

I tuoi capelli, quando caricati elettrostaticamente, agiscono come piccoli condensatori caricati ad alta tensione. L'energia immagazzinata in quei piccoli condensatori è limitata e piccola, e quindi può farti poco male.

D'altra parte, una presa da 220 Vrms ha una tensione molto più bassa, ma è una fonte di energia illimitata. Anche agendo sulla stessa resistenza di carico, questo è molto più pericoloso, perché tutta quell'energia extra significa che può causare più riscaldamento dei tessuti e quindi più danni.

Bene, la descrizione è un po 'poco chiara lì.

Con le scariche elettrostatiche ottieni molta corrente e tensione istantanee ma poca carica elettrica. Ciò limita la durata del tempo durante il quale può passare la corrente e limita la quantità di danno che può verificarsi.

Nel corso del tempo, la corrente è effettivamente bassa, ma il punto che necessita di considerazione qui è che la corrente sostanzialmente passa attraverso le fasi: la parte in cui hai corrente e la parte in cui non hai corrente.

La parte durante la quale hai corrente dura solo per un breve periodo e durante quel tempo, la corrente è il risultato della tensione e della resistenza dell'aria (che è piuttosto complessa poiché l'aria ha una resistenza non lineare). Nel tempo la corrente diminuisce quando la carica elettrostatica si esaurisce e la resistenza dell'aria cambia a causa del movimento dell'aria. La resistenza di un volume di aria attraverso cui passa la corrente tende a diminuire nel tempo, ma quell'aria si riscalda, si espande e si allontana dalla sorgente di scarica, il che significa che la resistenza totale aumenta perché la lunghezza del conduttore sta aumentando. Questo dura per un tempo molto breve. Ad un certo punto si raggiunge la parte in cui la resistenza è troppo alta per mantenere l'arco (o in alternativa si raggiunge il punto in cui la carica è esaurita) e quindi l'arco si rompe. Da quel momento in poi,

Un altro punto è l'elettrocuzione. Per questo è necessario non solo una tensione sufficiente ma anche energia sufficiente. Una presa elettrica a 220 V può fornire una corrente "grande" per un tempo molto lungo (rispetto alla durata dell'arco) e che consente un trasferimento abbastanza grande di energia che viene espansa per danneggiare i tessuti. Quell'energia non esiste in caso di normale scarica elettrostatica.

Come funziona la scarica elettrostatica può essere visto in questa simulazione. Notare l'ora nella parte in basso a destra dello schermo nero e fare clic sull'interruttore e vedere con che velocità si scarica il condensatore. Qualcosa del genere accade anche con le scariche elettrostatiche.

Ricorda che la corrente è la quantità di carica che si muove attraverso una fetta di conduttore per unità di tempo. Penso che l'errore del testo sia di confondere la carica con la corrente. La legge di Ohm regge ancora, la corrente stessa sarà alta ... per la durata dell'evento ESD, che è nell'ordine dei microsecondi o intorno. Ma la carica stessa è molto bassa, quindi la corrente non può essere sostenuta. Se dovessi misurare la corrente in unità di "carica per microsecondo", vedresti una corrente elevata per un breve periodo, ma se misuri la corrente in "carica al secondo" (es. Amplificatori), allora non sembrerebbe così grande.

Quindi, anche se ci sono 5000 V sul cappuccio, la carica è così ridotta che non può causare molti danni; una volta che si verifica l'evento ESD, l'addebito è sparito e non vi sono più flussi di corrente. E mentre c'è "solo" 220 V che esce dal muro, a tutti gli effetti ha una carica illimitata e continuerà a pompare carica in tutto ciò che è collegato per tutta la durata della connessione.

Quando parliamo di tensione, ci riferiamo alla differenza potenziale tra due punti mentre la corrente è la velocità del flusso di carica. La nozione di conduttori e isolanti è molto rilevante qui. Nei conduttori esistono elettroni liberi che consentono il flusso di corrente ma negli isolanti, ci sono pochissimi elettroni liberi, quindi il flusso di corrente è limitato. Con una grande differenza potenziale, se il materiale è un isolante come i tuoi capelli, allora poca corrente può fluire per farti del male. Ma se quelle grandi tensioni sono state sviluppate in un conduttore, c'è una scarica di corrente. Pensa a un conduttore come a una valvola aperta e un isolante a una valvola chiusa. Immagina la pressione dell'acqua come differenza potenziale e l'acqua attraverso la valvola come corrente. quando la valvola è chiusa, cioè un isolante, allora scorre poca o nessuna acqua ma quando la valvola è aperta i.

Ciò presuppone una fonte in grado di fornire la corrente. L'accumulo elettrostatico ha un potenziale limitato, l'illuminazione sarebbe sull'estremità opposta e un rotore da qualche parte nel mezzo. In ogni caso non puoi usare più di quello che è ottenere quel livello di elettricità statica per ucciderti è difficile ma non impossibile.