Zašto struja ulazi u zemlju

Zašto električna struja ulazi u zemlju? Ali ovo se pitanje ne može uputiti na sve električne krugove, pa ga malo zakomplicirajmo. U kojim slučajevima i zašto struja ide prema masi?

Počnimo s jednostavnim primjerom. Sigurno je svatko od nas morao promatrati takav prirodni fenomen poput munje. Munja — ne postoji ništa više od kratkog strujanja koje ostavlja grmljavinski oblak u tlu. Zašto se ovo događa?

Poznato je iz školskog tečaja fizike:

1 — da se naboji suprotnih predznaka međusobno privlače;

2 — smjer struje u vodiču uzima se kao smjer suprotan smjeru gibanja negativno nabijenih čestica — elektrona (za ionizirane plinove ili elektrolite — suprotan smjeru gibanja negativnih iona, a za poluvodiče — suprotan smjer kretanja «rupa").

Dakle, što se tiče munje, možemo reći da kada je grmljavinski oblak pozitivno nabijen, a površina tla ispod oblaka negativno nabijena (događa se upravo suprotno! Vidi sliku), pod određenim uvjetima (temperatura, tlak, vlaga) , u atmosferi dolazi do proboja zraka kada elektroni iz zemlje jurnu u pozitivno nabijeni grmljavinski oblak, što znači da u ovom konkretnom slučaju struja stvarno "ide u zemlju" jednostavno zato što se naboji suprotnih predznaka privlače.

Ponovno punjenje kondenzator, a njegova negativno nabijena ploča neka simbolizira zemlju, a njen pozitivno nabijen grmljavinski oblak. Odvijačem zatvorite stezaljke - struju "koja ide u zemlju" - minijaturni analog munje iz oblaka - u zemlju. Kad bi naboj na zemlji bio jednak naboju na grmljavinskom oblaku (analogija — ispražnjeni kondenzator), tada do pražnjenja ne bi došlo i struja "ne bi išla u zemlju".

Razgovarajmo sada na električnim mrežama izmjenične strujekoriste se u većini industrija, u zgradama gdje ljudi rade, kao iu našim domovima za kućnu opskrbu električnom energijom.To su takozvane «uzemljene neutralne mreže».

Neutralno, u odnosu na ove mreže, nužno znači uzemljeni priključak sekundarnog namota industrijski trofazni transformator (stoji na trafostanici) iz koje naši stanovi dobivaju istih 220 volti po fazi na izlazu.

Žica spojena na čvrsti uzemljeni neutralni vod naziva se «PEN». Fazni vodiči zapravo su suprotni terminali određenog trofaznog namota, čija je "neutralna točka" uzemljena u skladu sa sigurnosnim zahtjevima - to je prihvaćeni standard u elektrotehnici.

Što se događa ako jedna od faznih žica slučajno dođe u kontakt s vodljivim tijelom nekog uređaja, pod uvjetom da je to tijelo spojeno na PEN žicu?

Krug faznog kućišta-vodiča će se zatvoriti KHIMILKA (spojen na uzemljenje i na nulu transformatora u trafostanici), u tom slučaju treba raditi zaštitni uređaj, u pravilu ugrađen u sve savjesno projektirane električne mreže. Možemo li reći da je u ovom slučaju "struja prodrla u tlo"? Samo uvjetno, ako uzemljenjem nazivate mjesto spajanja na uzemljenje neutralnog izlaza transformatora u trafostanici.

Ali što ako je PEN žica praktički odsutna i umjesto nje se koristi lokalno uzemljenje, grubo rečeno metalna igla ili krug umetnut u zemlju? Što onda?

U sličnoj situaciji kada faza udari u kućište, struja će jurnuti do istog terminala transformatora uzemljenog u trafostanici, a ta će struja teći ravno kroz tlo, doslovno kroz zemlju, popločavajući put najmanjeg otpora od lokalnog uzemljenja na uzemljene vodiče, spojene na istu neutralnu trafostanicu.

U ovoj situaciji struja će doista napustiti fazu prema zemlji, ali zemlja će služiti samo kao vodič, budući da će u praksi struja biti usmjerena na nulu transformatora daleko u trafostanici, a ta struja će teći kroz uzemljenje samo zato što je ta nula uzemljena, to jest struja će u ovom slučaju biti prisiljena "ući u zemlju" u potrazi za putem najmanjeg otpora.

Vidi također: Djelovanje električne struje: toplinsko, kemijsko, magnetsko, svjetlosno i mehaničko