Ця поверхня є еквіпотенціальною

Для визначення потенціалу точки А, яка лежить на поверхні з радіусом х, виділимо елементарний шар товщиною (їх. Падіння напруги в цьому шарі буде таким:

Потенціал точки А (або напруга цієї точки відносно землі) дорівнює сумарному падінню напруги від точки А до землі - нескінченно віддаленої точки з нульовим потенціалом:

Напруженість електричного поля в точці А визначається за законом Ома, який виражений у диференціальній формі:

Якщо підставити у формулу 4.6 відповідні значення з формул 4.4, 4.5 та 4.7, то одержимо:

Розв'язання цього інтеграла приводить до виразу:

Це й є потенціал точки А, який ми шукали. Якщо взяти до уваги, що І3р / 2pх = k = const, тоді інтеграл 4.8 набуде вигляду:

Останній вираз є рівнянням гіперболи, тому потенціали точок ґрунту у полі розтікання змінюються за гіперболічним законом (рис. 4.8).

Такий розподіл потенціалів пояснюється формою провідника-ґрунта, поперечний переріз якого зростає пропорційно квадрату відстані від центра заземлювача х2.

Якщо провідник (наприклад дріт) має постійний переріз по всій довжині, то падіння напруги на будь-якій ділянці буде пропорційним довжині цієї ділянки (рис. 4.9а). Провідник, що має форму конуса (рис.4.96), чинить різний опір струму на різних ділянках однакової довжини, бо переріз цих ділянок є різним. Ґрунт поблизу заземлювача можна розглядати як провідник конічної форми з вершиною у центрі заземлювача та кутом при вершиш g = 180е.

Найзначніше падіння напруги виявлено біля заземлювача, а щодо віддаленіших ділянок ґрунту, то вони мають більший поперечний переріз і чинять менший опір струмові.

Якщо точка А буде на значній відстані від електрода, тобто х>ос, її потенціал дорівнюватиме нулю. При наближенні точки А до центра електрода збільшується і потенціал на поверхні електрода, де відстань від центра дорівнює х3:

Це й є потенціал електрода або напруга електрода відносно землі. Оскільки матеріал заземлювача (метал) має питомий опір значно менший, ніж ґрунт, падіння напруги на заземлювачі дуже мале, і поверхню заземлювача можна вважати еквіпотенціальною. Корпус електрообладнання матиме такий самий потенціал, якщо не брати до уваги опір з'єднувальних дротів. Напругою корпусу електрообладнання відносно землі називають напругу між корпусом і точками ґрунту, потенціали яких можуть бути прирівняні до нуля.

У колі замикання на землю найбільший потенціал має заземлювач. Точки, які лежать на поверхні ґрунту, мають тим менший потенціал, чим далі вони розташовані від заземлювача: потенціал найвіддаленіших точок ґрунту прямує до нуля. Зону поверхні ґрунту, потенціал якої дорівнює нулю, називають електротехнічною землею. Густина струму в землі також дорівнює нулю.

Поиск по сайту: