¿Cómo funciona la electricidad "puesta a tierra"?

Poner a tierra algo significa descargar el flujo de electrones en la tierra. Dado que la tierra es tan grande, puede absorber/dar una cantidad de carga prácticamente infinita sin cambiar el potencial, esto significa que puede tratar a la tierra como un reservorio de electrones listos para usar.

Si conecta la fase de la línea eléctrica de su hogar a tierra (sin dispositivos de seguridad en el medio), en realidad está arrojando los electrones a la tierra. (En realidad, dado que usamos CA, está descargando y recuperando electrones repetidamente 50 veces por segundo).

Nota: el otro hilo de la línea eléctrica que llega a tu casa está conectado a tierra en el nodo de distribución más cercano.

Aquí se habla de dos tipos de "tierra". Hay:

1. El tipo que pretende utilizar el propio suelo como "camino de retorno"; y
2. Una "tierra" protectora, que en realidad es una línea conductora separada colocada a lo largo de un edificio.

Para la tierra de "ruta de retorno" de 1. hay varias formas en las que esto funcionará:

1. Hay conducción real (es decir, deriva de carga como iones) a través del agua y los iones disueltos en el suelo y este efecto se usa a veces (aunque rara vez) para disminuir la cantidad de infraestructura que se necesita en áreas remotas para entregar energía de red a edificios escasamente dispersos. . Como puede imaginar, su eficiencia depende en gran medida de los niveles de agua subterránea, por lo que está lejos de ser ideal. Consulte la página Wiki sobre el retorno a tierra de un solo cable para obtener más detalles.

2. Hay una "ruta de retorno de corriente de desplazamiento" como se describe en la Respuesta de Kornut , a la que agregaré un poco más. Como hablo en detalle aquí , uno en realidad no necesita una ruta de retorno para hacer que funcione un "circuito" eléctrico. Podemos poner algunos números para desarrollar la respuesta de Kornut : imagine que sus conexiones de "tierra" son en cambio grandes esferas conductoras que almacenan carga como en mi dibujo a continuación.

Puede hacer fácilmente los cálculos de la ley de Gauss para esferas muy separadas para mostrar que la diferencia de voltaje entre ellas cuando una ha sido "bombeada" con carga positiva$+Q$y el otro con carga negativa$-Q$en la forma descrita por Kornut en su respuesta es:

dónde$R$es el radio de las esferas (se supone que es el mismo), de modo que lo anterior eléctricamente parece un "circuito" con las esferas reemplazadas por un capacitor de valor$2\,\pi\,\epsilon_0\,R$. Entonces, en$50\mathrm{Hz}$, digamos, con esferas de un metro de radio, la impedancia$(i\,\omega\,C)^{-1}$tendrá una magnitud de$(100\,\pi\,\epsilon_0)^{-1} = 360\mathrm{M\Omega}$así que vas a necesitar esferas terriblemente grandes o altas frecuencias para hacer que el esquema anterior encienda la bombilla. Incluso a$1000\mathrm{km}$radio, la figura es$360\Omega$.

Ha habido algunos sistemas de transmisión de energía de una sola línea realmente extraños pensados ​​en el pasado, en los que una línea funciona como una guía de ondas y no necesita una ruta de retorno. Consulte la página Wiki de la línea Goubau para obtener más detalles.

Ahora para discutir la noción de tierra protectora . En los suministros eléctricos domésticos, un lado del suministro ("el neutro") está "atado" al mismo potencial que un circuito de protección a tierra.. Este último es simplemente un sistema de conductores, que pasa por el tercer pin "Tierra" en la toma de corriente, que une cualquier superficie conductora de un aparato eléctrico a un lado del suministro. El otro lado del suministro se llama "activo". Si ocurre una falla en un electrodoméstico tal que el activo toca la carcasa conductora de un electrodoméstico (por ejemplo, una tostadora), tenemos una situación peligrosa, ya que cualquiera que toque el electrodoméstico puede recibir una descarga eléctrica. Sin embargo, si la carcasa está conectada al circuito de tierra de protección, hay una ruta redundante de regreso al neutro del suministro. Esto conduce a una corriente alta en la ruta redundante y, con suerte, a un fusible quemado (la ruta de tierra de protección redundante tiene un fusible que se quema con una corriente muy baja).

Una forma más moderna y segura de lograr esta protección es la protección contra fugas a tierra, de la que hablo en esta respuesta aquí .

En realidad, según mi opinión, te da un susto, pero es insignificante. Si le das una energía alta y tratas de hacer contacto con la tierra, se neutralizará dándote un poco. La razón es que si hay un buen conductor como el cuerpo, atraviesa el cuerpo y no solo la tierra.
Simplemente tome una aplicación de rayos y piense en eso.