Un solo terminal de la fuente de voltaje conectado a tierra

Si entiendo su pregunta correctamente, no se requiere una batería para demostrar este problema. Supongamos que tiene cualquier objeto , en un potencial . Entonces, lo conectas a algún otro potencial. ¿Alguna corriente fluye? Digamos que es un cubo de metal, y está en el potencial de la Tierra, más un voltio. Entonces, de repente está conectado a la Tierra:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Respuesta corta: no hay flujos de corriente. No hay ningún circuito para que la corriente fluya.

Pero esta es una aproximación, hecha para simplificar el análisis. Estamos descuidando un hecho importante: todo tiene algo de capacitancia para todo otro. El cubo de metal es una placa del condensador, y la Tierra es la otra. Así que el circuito es en realidad esto:

^{simular este circuito}

En este caso, cuando V1 se convierte repentinamente en 0V, fluirá algo de corriente. La carga total que fluirá dependerá de la capacitancia \ $ C \ $, que es muy pequeña. Tal vez \ $ 1fF \ $, si es que eso. Sabemos que la tensión de los tiempos de capacitancia es la carga:

$$ CV = Q $$

Por lo tanto, el cargo total que fluirá si V1 pasa de \ $ 1V \ $ a \ $ 0V \ $, y \ $ C \ $ es \ $ 1fF \ $ es:

$$ 1fF \ cdot -1V = -1fC $$

Esta es una carga muy pequeña, más que insignificante para cualquier circuito práctico.

La corriente que fluirá es una función de la rapidez con la que cambia \ $ V_1 \ $, y la capacidad \ $ C \ $, según:

$$ I = C \ frac {\ mathrm {d} v} {\ mathrm {d} t} $$

Entonces, ¿cómo se relaciona esto con la EDS?

ESD es lo que obtienes cuando la diferencia potencial entre dos cosas es lo suficientemente grande como para romper el aislamiento entre esas cosas. Normalmente ese aislamiento es aire. La cantidad de voltaje que esto requiere depende de muchos factores, y apenas soy un experto, pero estamos hablando de diferencias medidas en kilovoltios.

Estos altos voltajes son alcanzables precisamente debido a la pequeña capacitancia entre usted y todo lo demás. Recordemos nuevamente que \ $ CV = Q \ $. Podemos reorganizar eso como:

$$ V = \ frac {Q} {C} $$

Si \ $ C \ $ es muy pequeño, entonces una carga muy pequeña \ $ Q \ $ puede llevar a un voltaje muy alto. Cuando recorres la alfombra, es posible que solo transfieras un puñado de electrones (metafóricos) , pero eso es suficiente para cambiar tu voltaje relativo a tu entorno bastante.

Una vez que se habla de kilovoltios, y no de \ $ 1V \ $ en el ejemplo anterior, esa corriente insignificante ya no es tan insignificante. Todavía pequeño, claro, pero se aplica en un instante tan breve que puede dañar dispositivos sensibles.

Quizás el dispositivo más dañado en los tiempos modernos es el puerta aislamiento de óxido en MOSFET , que es tan delgado que podría tener un voltaje de ruptura de tal vez \ $ 10V \ $. Si tuviste carga suficiente para elevar tu voltaje lo suficiente como para descargar el aire relativamente fuerte que te rodea, entonces los pocos átomos de dióxido de silicio pueden contener esa carga y el papel mojado:

  

Además, asuma que el potencial de la batería es mayor que eso   de la tierra.

Las baterías no están cargadas eléctricamente .

Si un terminal de una batería está conectado a una toma de tierra ideal (un sumidero perfecto para carga eléctrica) y la carga debe fluir desde (o hacia) esa terminal hacia (desde) la tierra, la batería se cargará eléctricamente.

Pero esto aumentaría la energía potencial del sistema en lugar de disminuir ella. *

Otra forma de ver esto es que si, por ejemplo, los electrones dejaran la batería, la batería se cargaría positivamente, lo que atraería electrones desde el suelo hasta la batería .

* Puede haber una redistribución de carga en función de la geometría que reduce la energía del sistema.

  

¿No es este el mismo principio que está detrás de la descarga electrostática?   (aunque este escenario no implica una diferencia tan grande en   potencial?)

La descarga electrostática solo puede ocurrir si hay suficiente potencial para atravesar (o atravesar) la barrera impuesta por el aire (o el vacío o algún otro gas).

Aquí hay una explicación de la ley de Paschen. Esto se relaciona con el voltaje de terminal requerido en comparación con la "brecha" entre los terminales para que un arco eléctrico provoque un flujo de corriente a varias presiones de gas: -

Tenga en cuenta que si su batería está por debajo de 100 V, incluso a la presión óptima para obtener el gas más óptimo (Argón), tendrá dificultades para que la corriente fluya. Sin embargo, si los terminales de la batería tuvieron una forma óptima, hay una mejor posibilidad de que la corriente comience a fluir. No voy a seguir esa ruta en esta respuesta a menos que se solicite.

No importa si su batería está conectada a tierra en un terminal o no, es la diferencia de potencial (también conocida como tensión) la que determina si se descarga a través del aire / gas / vacío.

Esta pregunta es la misma que la mía, cuando comienzo a estudiar electrónica.

1. Además, asuma que el potencial de la batería es mayor que el de la Tierra, ¿por qué no hay flujo de corriente cuando conectamos el único terminal de la batería al suelo?

Respuesta simple, porque la batería es una celda galvánica que necesita una reacción química para permitir que la corriente fluya desde sus terminales . Sin conexión desde los terminales + y -, no hay corriente que fluya allí.

La batería no es como un rayo que tiene un potencial diferente ( voltaje del cielo ) entre el aire y la tierra (tierra) , suelo).

La batería no tiene carga neta. Incluso en un circuito cerrado, la carga neta de la batería es cero. Sin embargo, cuando la batería está conectada en un circuito cerrado, lo que significa que se ha establecido una ruta conductora entre los terminales (+) y (-) de la batería, los cargadores de carga se bombean a través de la ruta conductora entre los terminales de las baterías porque allí es una diferencia potencial entre los terminales.

Conectar un solo terminal de una batería común a la tierra conductora de la tierra sería lo mismo que conectar un objeto conductor que no tiene carga neta a tierra; no pasa nada. Conectar solo un terminal a tierra es lo mismo que guardar la batería en un cajón de madera (excepto que dejar el terminal en la tierra probablemente lo corroa)

Si conectara ambos terminales a la suciedad conductora de la tierra, habrá completado el circuito y la carga fluirá a través de la tierra entre los terminales de la batería.

Si dice que tenía una batería con una diferencia de potencial de 3000 V entre sus terminales y conectó un terminal a la tierra conductora de la tierra y mantuvo un espacio de aire máximo de 1 mm entre el otro terminal y el suelo, es probable que el aire se rompa y complete el circuito (terminal de la batería, tierra, aire ionizado, otro terminal de la batería) permitiendo que la corriente fluya entre los terminales de la batería.