Terminales de batería conectados a tierra

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El siguiente circuito contiene un circuito de bombilla de luz de batería conectado a tierra.

Si la distancia entre los puntos A y B es relativamente pequeña, entonces se podría ver que la Tierra actuaría como una especie de resistencia (prácticamente hablando, ya que el suelo tiene cierta resistencia) y la bombilla podría estar potencialmente encendida.

Sin embargo, si pusiéramos A y B en una separación grande, ¿es posible el flujo de corriente? Lo digo porque si la Tierra se considera una fuente / sumidero de electrones infinitos, entonces habrá una razón para la corriente para fluir con una batería como potencial de voltaje, encendiendo así nuestra bombilla

Razones por las que no creo que fluya. El potencial de la batería es de 12 voltios, pero, por lo que sé, no existe una relación entre ningún terminal y la tierra, ya que el voltaje es relativo. No parece haber una diferencia de voltaje, pero aún no puedo reconcilie este pensamiento con la tierra como fuente / sumidero de electrones

    
pregunta NoodleQ

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En el circuito que has dibujado, has aceptado que hay una resistencia entre A y B a través del suelo, por lo que la corriente fluirá. Tenemos un circuito completo.

Entonces, la pregunta es, ¿cómo cambia la resistencia entre A y B a medida que aumentamos su separación?

Resulta que a medida que aumentamos la distancia entre A y B, la resistencia aumenta (sin sorpresas allí) pero muy, muy lentamente.

De hecho, la resistencia entre A y B está dominada por el suelo muy cerca de A y muy cerca de B. Cuando los códigos de electricidad le indican que establezca una conexión a tierra, ellos le dirán qué longitud de la barra, qué Diámetro mínimo, y para fijarlo en suelo en lugar de roca. El supuesto es que la conductividad de cualquier tierra remota está dominada por las condiciones alrededor de ese electrodo.

El motivo es la escala y la forma en que cambia la ruta a medida que aumentamos la distancia. Digamos que usamos una varilla de 1 m de largo para A, 20 mm de diámetro, por lo que su área de superficie es de aproximadamente 0.06 m2. Vamos a seguir la corriente de salida de 10 mm, a un cilindro de suelo de 40 mm de diámetro. A una aproximación cruda (no voy a hacer cálculo integral aquí) tenemos 0.01 m de longitud de suelo, 0.06 m2 de área de suelo, por lo que la resistencia, longitud / área, es proporcional a 0.01 / 0.06 = 0.16.

Cuando damos el siguiente paso, notamos que la superficie en la que estamos interesados ha aumentado. Por lo tanto, la resistencia adicional de los próximos 10 mm será menor que para los primeros 10 mm. A medida que nos alejamos de la barra, tenemos más área de superficie, más caminos paralelos para transportar la corriente.

Una vez que estamos tan lejos de la vara como su longitud, notamos que en lugar de que la corriente se extienda hacia los lados, también debemos considerar la propagación hacia abajo. La superficie en la que estamos interesados ahora está llegando a ser un hemisferio, centrado en nuestra barra de tierra. Ahora el área de la superficie está creciendo como la distancia al cuadrado. La resistencia está aumentando incluso más lentamente que antes.

Eventualmente, estas superficies interceptarán los cursos de agua subterráneos, y la resistencia aumentará aún más lentamente.

    
respondido por el Neil_UK

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