9 votos

¿El suelo es realmente el suelo?

Siempre me ha dado vergüenza preguntar, pero la noción de "tierra" siempre me ha desconcertado. La forma en que lo entiendo, en teoría, es que la tierra actúa como un gigantesco sumidero/piscina de electrones y, por tanto, mantendrá su potencial. Así, si conecto un electrodo de una pila a la tierra, el otro a una lámpara y el otro extremo de la lámpara a la tierra, la lámpara debería encenderse.

Sin embargo, si pruebo esto con una batería de 5V y una pequeña bombilla incandescente, plantando un pequeño cable en la tierra, no funciona. Y hum, por qué debería, no es que la tierra sea particularmente conductora...

Entonces, ¿es esto algo que sólo funciona para los altos potenciales? ¿Cuando se tiene mucha superficie de contacto entre el electrodo y la "tierra"? ¿Qué constituye exactamente una tierra válida?

0 votos

Una fuente frecuente de confusión, como se ve en las preguntas enlazadas. La mayoría de las veces "suelo" es una etiqueta.

19voto

RelaXNow Puntos 1164

El término "tierra" significa varias cosas en los circuitos electrónicos, la radio y la electrónica de potencia.

En los circuitos electrónicos, "tierra" es simplemente el único nodo del circuito al que se supone que se refieren las demás tensiones. Una tensión está siempre entre dos puntos. Por lo tanto, la afirmación "Esta línea tiene 5 V" no tendría sentido sin la suposición implícita de que realmente significa "Esta línea está a un potencial 5 V mayor que la red de tierra". En este caso, "tierra" no tiene necesariamente que ver con la tierra. El hecho de que el nodo de referencia 0 implícito se llame "tierra" es sólo histórico.

En radio, la "tierra" puede ser una parte integral de una antena. Por ejemplo, la mayoría de las emisoras comerciales de AM (alrededor de 1 MHz) tienen una antena vertical que es básicamente un gran cable que sobresale en el aire. La señal de radiofrecuencia se introduce en la parte inferior de la antena con el otro extremo de la alimentación del transmisor conectado a la tierra cerca de la antena. Esto hace que la propia tierra actúe como un espejo de las señales de RF cuando se ve desde el semiespacio por encima del suelo. Debido a este efecto espejo, un receptor ve un dipolo completo, aunque la parte inferior es sólo un reflejo de la parte superior.

Como las longitudes de onda de la radio AM comercial son grandes (alrededor de 300 m), lo más práctico para utilizar el espejo es la superficie de la tierra. Las antenas pequeñas para longitudes de onda mucho más cortas pueden utilizar un metal plano de tierra para el mismo efecto. Sin embargo, dado que el plano de tierra debe extenderse a lo largo de una o varias longitudes de onda alrededor de la antena, para longitudes de onda de 300 m un plano metálico conductor deliberado de casi un kilómetro no suele ser posible desde el punto de vista logístico y económico. En el caso de un pequeño plano metálico, seguimos refiriéndonos a él como el "plano de tierra" de la antena, aunque no tenga conexión a tierra. De nuevo, esto se debe a la historia. Originalmente se utilizaba la toma de tierra, y luego se mantuvo el mismo término para el mismo concepto, incluso cuando la toma de tierra real ya no estaba implicada.

En los sistemas de energía eléctrica, "tierra" suele significar una conexión real con la tierra. Tienes razón en que el suelo suele ser un mal conductor. Por eso, las estacas de tierra, que sirven para proporcionar una conexión deliberada a la tierra, suelen tener varios metros de longitud en el suelo. Al hacer la estaca de tierra larga, se consigue que mucha tierra conduzca en paralelo, lo que ayuda. Aun así, conseguir una buena conexión de bajo ohmio a la tierra no siempre es fácil.

Aquí en Norteamérica, la electricidad llega a las casas a través de un secundario de toma central de un transformador. El secundario produce 220 V, por lo que cualquier lado de la toma central produce los 110 V que se utilizan para los circuitos ordinarios. Las tres conexiones del transformador se conectan a la casa, y la toma central se conecta a una toma de tierra real.

Las tuberías metálicas de agua o alcantarillado que van bajo tierra para conectarse a una línea más grande debajo de la calle son buenas conexiones a tierra, tanto por su longitud como por su diámetro. Mi casa no tiene agua ni alcantarillado, así que hay una varilla de cobre de 1/2 o más clavada en el suelo cerca de la caja del disyuntor, con un grueso cable de cobre conectado entre ella y el neutro en la caja del disyuntor. No sé hasta dónde llega la varilla de cobre, pero probablemente unos pocos pies por lo menos, tal vez 10 o más pies. Esto probablemente varía según los códigos eléctricos locales, pero no lo he comprobado.

0 votos

Pero, ¿por qué no funcionó la configuración del OP? ¿Es porque la diferencia de potencial entre el + ¿el final de la batería la Tierra es 0? En caso afirmativo, ¿por qué es así?

0 votos

El circuito del operador no está claro: ¿es un circuito abierto con un "pequeño cable en la tierra", o tiene dos pequeños cables en la tierra con una cantidad significativa de distancia/distancia/resistencia entre ellos?

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X