Memahami tegangan dan arus

Saat membaca "Elektronik untuk boneka" melewati blok berikut dan saya menyadari bahwa saya memiliki beberapa konsep yang tidak jelas tentang listrik:

Pelepasan muatan listrik statis melibatkan tegangan yang sangat tinggi pada arus yang sangat rendah. Menyisir rambut Anda pada hari yang kering dapat menghasilkan puluhan ribu volt listrik statis, tetapi arusnya hampir dapat diabaikan sehingga Anda jarang menyadarinya. Arus rendah mencegah pelepasan statis dari benar-benar menyakiti Anda ketika Anda menerima kejutan. Sebagai gantinya, Anda hanya mendapatkan rasa geli yang mengganggu

Saya pikir tegangan adalah kekuatan pendorong yang menggerakkan arus, dan besarnya arus yang dihasilkan tergantung pada hambatan yang terpasang di antara terminal-terminal dari perbedaan tegangan, jika demikian mengapa mengapa ada arus rendah yang dihasilkan oleh puluhan ribu volt listrik statis? jika 220 volt dalam soket dapat menyetrum maka mengapa tidak puluhan ribu volt ini bisa? daya tahannya sama yaitu tubuh

Ini seperti bertanya, jika saya menuangkan secangkir air ke gedung pencakar langit, mengapa itu tidak bisa menggerakkan turbin untuk menghasilkan listrik yang berarti? Itu punya potensi gravitasi, jadi apa masalahnya? Bagaimanapun, bendungan pembangkit listrik tenaga air tidak setinggi gedung pencakar langit menghasilkan banyak megawatt.

Listrik statis dapat memiliki kapasitas untuk mematikan. Ini terjadi di alam dan disebut kilat.

Saya suka grafis.

Rambut Anda, ketika diisi secara elektrostatis, bertindak seperti kapasitor kecil yang diisi daya tinggi. Energi yang tersimpan dalam kapasitor kecil itu terbatas dan kecil, sehingga dapat sedikit merugikan Anda.

Di sisi lain, stopkontak 220 Vrms memiliki tegangan jauh lebih rendah, tetapi merupakan sumber energi yang tidak terbatas. Bahkan bertindak berdasarkan ketahanan beban yang sama, ini jauh lebih berbahaya, karena semua energi ekstra itu dapat menyebabkan lebih banyak panas pada jaringan Anda, dan karenanya lebih banyak kerusakan.

Yah uraiannya agak tidak jelas di sana.

Dengan pelepasan muatan elektrostatik, Anda mendapatkan banyak arus dan voltase sesaat namun sedikit muatan listrik. Itu membatasi durasi waktu saat arus dapat lewat dan membatasi jumlah kerusakan yang dapat terjadi.

Seiring waktu, arus memang rendah, tetapi titik yang perlu dipertimbangkan di sini adalah bahwa arus pada dasarnya berjalan ke tahap: Bagian di mana Anda memiliki arus dan bagian di mana Anda tidak memiliki arus.

Bagian di mana Anda memiliki arus hanya berlangsung untuk waktu yang singkat dan selama waktu itu, arus adalah hasil dari tegangan dan hambatan udara (yang cukup kompleks karena udara memiliki hambatan non-linear). Seiring waktu arus berkurang karena muatan elektrostatik habis dan resistensi udara berubah karena pergerakan udara. Resistansi volume udara yang dilaluinya saat ini cenderung berkurang dari waktu ke waktu, tetapi udara memanas dan mengembang dan bergerak menjauh dari sumber pelepasan yang berarti bahwa resistansi total meningkat karena panjang konduktor meningkat. Ini berlangsung untuk waktu yang sangat singkat. Pada satu titik Anda mencapai bagian di mana resistansi terlalu tinggi untuk mempertahankan busur (atau Anda mencapai titik di mana muatan telah habis) dan kemudian busur putus. Sejak saat itu,

Poin lainnya adalah sengatan listrik. Untuk itu Anda tidak hanya membutuhkan tegangan yang cukup tetapi juga energi yang cukup. Outlet listrik pada katakanlah 220 V dapat memberikan arus "besar" untuk waktu yang sangat lama (dibandingkan dengan berapa lama busur itu berlangsung) dan yang memungkinkan transfer energi yang cukup besar yang diperluas untuk merusak jaringan. Energi itu tidak ada dalam kasus pelepasan elektrostatik biasa.

Cara kerja pelepasan muatan listrik statis dapat dilihat dalam simulasi ini . Perhatikan waktu di bagian kanan bawah layar hitam dan klik sakelar dan lihat seberapa cepat kapasitor dilepaskan. Sesuatu seperti itu terjadi dengan pelepasan elektrostatik juga.

Ingatlah bahwa arus adalah jumlah muatan yang bergerak melalui sepotong konduktor per satuan waktu. Saya pikir kesalahan teks adalah mengacaukan muatan dengan arus. Hukum Ohm masih berlaku, arus itu sendiri akan tinggi ... selama durasi acara ESD, yang berada di urutan mikrodetik atau di sekitar sana. Tetapi muatannya sendiri sangat rendah, sehingga arus tidak dapat dipertahankan. Jika Anda mengukur arus dalam satuan "charge per microsecond", Anda akan melihat arus tinggi untuk periode singkat, tetapi jika Anda mengukur arus dalam "charge per second" (yaitu amp) maka itu tidak terlihat begitu besar.

Jadi meskipun ada 5.000 V pada tutupnya, ada sedikit muatan sehingga tidak dapat menyebabkan banyak kerusakan; setelah peristiwa ESD terjadi, muatannya hilang, dan tidak ada lagi arus yang mengalir. Dan sementara ada "hanya" 220 V yang keluar dari dinding, untuk semua maksud dan tujuan itu memiliki muatan tidak terbatas, dan itu akan terus memompa muatan ke dalam apa pun yang terhubung selama durasi koneksi.

Ketika kita berbicara tentang tegangan, kita merujuk pada perbedaan potensial antara dua titik sementara arus adalah laju aliran muatan. Gagasan tentang konduktor dan isolator sangat relevan di sini. Dalam konduktor, ada elektron bebas yang memungkinkan aliran arus tetapi dalam isolator, ada sangat sedikit elektron bebas sehingga aliran arus dibatasi. Dengan perbedaan potensial yang besar, jika bahan tersebut merupakan insulator seperti rambut Anda, maka arus yang mengalir dapat melukai Anda. Tetapi jika tegangan besar itu dikembangkan dalam konduktor, ada arus deras. Anggap konduktor sebagai katup yang terbuka dan isolator sebagai katup tertutup. Bayangkan tekanan air sebagai perbedaan potensial dan air melalui katup sebagai arus. ketika katup ditutup yaitu isolator maka sedikit atau tidak ada air yang mengalir tetapi ketika katup terbuka i.

Itu dengan asumsi sumber yang dapat menyediakan arus. Membangun elektrostatik memiliki potensi terbatas, pencahayaan akan berada di ujung yang berlawanan dan kerajinan rotor di suatu tempat di tengah. Dalam kasus apa pun Anda tidak dapat menggunakan lebih dari apa yang ada untuk mendapatkan tingkat statis untuk membunuh Anda itu sulit tetapi bukan tidak mungkin.