الفرق بين الأرض الحقيقية والأرض الافتراضية

الأرض الحقيقية مقابل الأرض الافتراضية: التعريفات والتطبيقات

في مجال الهندسة الكهربائية، تلعب مفاهيم الأرض الحقيقية والأرض الافتراضية أدوارًا متميزة ولكنها ضرورية. تتكون الأرض الحقيقية من رابط مادي ملموس بين جسم الجهاز الكهربائي والمحيط الأرضي، عادةً ما يتم تحقيق ذلك من خلال موصل استمرارية الأرض (ECG) أو موصل كهرباء الأرض (GEC) أو وسائل أخرى مكافئة. من ناحية أخرى، الأرض الافتراضية هي مفهوم مجرد يستخدم بشكل أساسي في المكثفات التشغيلية (op-amps). في هذا السياق، يعتبر العقدة الخاصة داخل الدائرة أنها تتمتع بنفس الجهد الكهربائي للطرف الأرضي الفعلي، رغم عدم وجود اتصال مادي مباشر معه.

الأرض الحقيقية

الأرض الحقيقية، والتي تُعرف أيضًا بالأرض الفعلية أو الأرض الأرضية، هي عنصر أساسي في الأنظمة الكهربائية، ويمثل رابطًا ماديًا مباشرًا بالأرض أو نقطة مرجعية مشتركة. وظيفتها الرئيسية تعزيز السلامة بتوفير مسار ذات مقاومة منخفضة لتوجيه التيار الكهربائي الناتج عن الأعطال إلى الأرض. تعمل هذه الآلية على منع الصدمات الكهربائية عن طريق تحويل التيار الخطر بعيدًا عن المستخدمين والمعدات. في الرسوم البيانية للدوائر، يُرمز للأرض الحقيقية بالرمز الأرضي (⏚ أو ⏋).

وفقًا للفقرة 250 من قانون الكهرباء الوطني (NEC)، يجب ربط جميع الأجزاء المعدنية والمعروضة من الأنظمة الكهربائية بقضيب الأرض عبر موصل أرضي للمعدات (EGC) وموصل كهرباء الأرض (GEC). يضمن هذا الارتباط الإلزامي أن يتم توجيه أي تيار كهربائي غير متوقع ناتج عن أعطال بأمان إلى الأرض. بالإضافة إلى ذلك، يتم عادة ربط الأسلاك المحايدة بالأرض الأرضية داخل الألواح الكهربائية، مما يعزز سلامة واستقرار النظام. في التثبيتات الكهربائية القياسية، يتم استخدام موصل خضراء اللون أو عارية للأرض، مما يسهل التعرف عليها.

بينما تشترك اللجنة الدولية للصوتيات الكهربائية (IEC) ومعايير BS 7671 في نفس المبادئ والأهداف المتعلقة بالأرضية كما هو الحال في NEC وقانون الكهرباء الكندي (CEC)، إلا أنها تستخدم مصطلحات مختلفة. على سبيل المثال، تحت هذه المعايير، يتم ربط الأجزاء المعدنية للمعدات الكهربائية بلوحة الأرض عبر موصل استمرارية الأرض (ECC). يتم تخصيص سلك ذو لون أخضر أو أخضر مع خط أصفر للأرضية الوقائية (PE)، وهو يقوم بنفس الوظيفة الهامة للأرضيات المحددة في معايير أخرى.

باختصار، لا يمتص V2 التيار لأن التيار عند العقدة V2 يتدفق عبر مقاومة التغذية الراجعة (Rf) وVOUT بسبب مقاومة "R" العالية في المكثف التشغيلي. لذلك، تعمل العقدة V2 كأرض افتراضية بينما يتم ربط V1 بالأرض الحقيقية.

الاختلافات الرئيسية بين الأرض الحقيقية والأرض الافتراضية

توضح الجدول التالي الفروق الرئيسية بين الأرض الافتراضية والأرض الحقيقية.