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接地到底是怎么回事?

 pgl147258 2015-05-26

【李子剑的回答(58票)】:

电路,一定是有”回路“的,Circuit本身就有”巡回,一圈“的意思。有回路,才有电子的移动路径,才能形成电流。

最早电子系统开始使用的,就是使用两根金属线来当导线。就像这样:

如果有一根电线杆在两户人家的中间呢?那电路是这样的。

后来人们发现,泥土的导电性能也不错,为了节省导电线,两户人家干脆把灯泡的另一端直接插入泥土,并在电路图上画出了这样的标记。后来人们发现,泥土的导电性能也不错,为了节省导电线,两户人家干脆把灯泡的另一端直接插入泥土,并在电路图上画出了这样的标记。

上面提到的只是一个模型罢了,最早接地的概念就是这么来的,然而却不是在供电系统中,而是电报系统。

http://en.wikipedia.org/wiki/Ground_(electricity)

早在1820年,长距离有线电报系统就是用两根线来传输信号。当时德国科学家Carl发现用泥土充当返回用的线也可以完成整个电路,这样就不需要返回线了。然而,这种系统也是有很多问题的,比如1861年由美国Western Union公司搭建的一条从密苏里州到加州的一条跨大陆的电报系统。如果当天比较干燥,用泥土充当的返回线总是呈现出很高的阻抗,需要在接地杆灌入一些水使电报系统工作。

之后,电话系统开始取代电报系统。人们发现供电系统,导电的铁轨,其他电话电报线路甚至闪电或者其他因素的干扰都可以通过土地串入电话音频线路。大约在1883年左右,两线制金属导线系统又开始重新回归。

为了节约成本,电报系统使用泥土来当有线电报系统的导线。同样,过去人们提到的电压都是以电源作为参考的,比如在最上面的电路,说灯泡一端220V AC,实际上是默认了电源另一端电压为0。接地的概念出现后,人们便约定,插入泥土的那一端电势为0,整个电路系统的电势都是相对于接地这个点来计算的,接地符号在原理图上被约定为0V

接地线虽然曾被停止使用,但接地的概念保留了下来。在一个弱电电路中,接地用来表示信号的公共参考点。这里接地便是继承了约定为0V的属性。

比如一个反向放大电路。

它实际上只是下面这个图简化的画法。它实际上只是下面这个图简化的画法。

接地线在电气安全上又有了新的用法。

三线制有火线(L),零线(N),地线(E)。因为泥土阻抗变动太大,所以供电系统毅然选择用火线和零线来作为一个电路的来去回路。这时便带来了一个问题:如何减小大功率电器产生的静电或者漏电流对人的伤害呢?

如果人站在地板上,而地板又是导电的(当然,有些地板不导电),那么如果机壳的电势跟人的电势一样,这样就不会产生电压,也就不会产生对人的伤害了。三线制的地线就是用来干这个的,同样这根地线也是直接插入土地的。火线和零线属于供电系统的线,他们相对于地面的电压。这时,插线板是这样的。

高压输电线的“三相四线制”本身是没有地线(E)的,三根相位差120°的火线与公共的零线。地线是为了安全而设计的。

那这个时候到底哪个是0V电位呢?反复提到,0V电位点是约定的系统中的公共参考点,所以这个0V是对于电子系统来说的。

最后,来认识一下Ground的符号~

电子系统有DIN与ANSI两套标准,我国采用的是德国的DIN标准。DIN标准的电阻就是上面所示的矩形,ANSI标准的电阻电气符号则是锯齿波一样。

信号地-充当0V公共参考点的符号

左边是DIN,右边是ANSI标准,但右边的符号在DIN标准里也用到。左边是DIN,右边是ANSI标准,但右边的符号在DIN标准里也用到。

最左边的也可看作是DGND(数字地),区别于AGND(模拟地),在电子系统中使用。最左边的也可看作是DGND(数字地),区别于AGND(模拟地),在电子系统中使用。

中间的符号表示接机壳的地符号,就是上面第二点提到的Earth端。

补充一下:举例说明接地在电路中的重要性。

信号系统里喜欢举例的这么一个电路,这个网络叫Lattice Filter

实际上把这个电路拉直就是这样的

接下来,只需要把Vin的-选为0电位点,分别求出Vout +与-相对于Vin的-的电压,再相减就可以求出Vout与Vin的关系了。接下来,只需要把Vin的-选为0电位点,分别求出Vout +与-相对于Vin的-的电压,再相减就可以求出Vout与Vin的关系了。

【JessyZhou的回答(2票)】:

上面童鞋已经回答的十分详细了。

以下是看过《代码的奥秘》后受到了一些启发。

结论:减少公共线路的导线

以下是书上内容:

首先我们需要明白两个关于电阻的性质:1.导线越粗,电阻越小2.导线越长,电阻越大

如果在不得不需要长距离的线路时,我们可能会想到减少这个电路中的导线,与此同时我们还需要用100V的电源代替小电源(1.5V),也需要使用更大功率的灯泡。

此时,可以不需要任何导线,就可以搭建公共部分。取代物就是地球。

尽管地球不是一个很好的导体(主要是由金属,岩石,有机物等组成),但是我们知道导体越大越好,一根很粗的导线比一根很细的导线要强的多。这就是地球的优势,它的确非常的大。

但是要用地球做导体,不是用细线插到地里这么简单。还必须使用某种东西以维持和地球的真正接触,这也就需要一个很大面积的导体。

解决方法是,用一根8英尺长,1/2英寸粗的粗铜柱,它能够提供与150平方英寸的地面接触。把它砸到地下,然后再接一根导线。这也就是我们看到的接地抽象符号:

然后我们就可以简化刚开始的这个电路图了:

是不是变得很简单了呢O(∩_∩)O是不是变得很简单了呢O(∩_∩)O

【陈建辉的回答(0票)】:

接地就是与大地形成一个回路,让电流能够循环运行。

【本杰明的回答(0票)】:

电流是需要回路才能工作起来的。

交流电接地:交流电有两条线-火线和零线。零线本来就是接大地的,如果火线漏电到电器金属外壳,有可能流过人体,然后经过脚底,流回供电站,人就被电到。如果金属外壳接地,就算漏电也直接从金属外壳经过接地流回去,人体电阻大电流就不经过人体了,就对人有保护作用。

手机电路接地:不是接到大地,而是电路板有一个公共的线路,通常用来接电池负极,所有元器件都以这点做参考。有些元器件如果接这点(接地),就不会受干扰,因为默认干扰是相对“地”这一点而然的。

原文地址:知乎

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