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问题

接地到底是一种什么东西呢？该如何理解电路？

回答
咱们聊聊“接地”这事儿，还有电路这玩意儿，尽量说得明白透彻，就跟咱们平时聊天一样。

先说说“接地”，这名字听着就挺实在的。

你可以把接地想象成给咱们的电器或者电路一个“安全出口”，或者一个“回家的路”。它最根本的作用，就是把不想要的多余的电，或者在电器发生故障时可能出现的危险电压，都给引到大地里去。

为啥要这么做呢？

安全第一： 这是最主要的原因。你想想，咱们家里用电的电器，比如冰箱、洗衣机、吹风机什么的，外壳一般都是金属的。要是电线里面的绝缘皮老化了，或者有其他原因导致内部带电的部分碰到了金属外壳，那这台电器的外壳就会变成“带电体”，一旦你碰了它，电流就会通过你的身体流向大地，轻则触电麻木，重则有生命危险。接地线就像一个“保险丝”的变体，它会把这部分漏出来的电，悄悄地引到大地，这样你就不会成为电流的路径了。
稳定电压和参考点： 在一些复杂的电路或者电力系统中，大地可以作为一个统一的参考电位（通常认为是零电位）。这样可以帮助稳定电路的工作电压，避免因为各种干扰或者电荷积累导致电压波动太大，影响电路的正常工作。
抗干扰： 电路很容易受到外界电磁干扰，比如收音机、电视机接收到的“沙沙”声，很多时候就是电磁干扰。接地可以帮助“吸收”或者“屏蔽”这些干扰，让电路信号更干净、更稳定。就像给电路加了个“吸音棉”。

那么，这个“接地”具体是怎么实现的呢？

最常见的就是在我们的插座上，除了两个插孔，还有一个圆形的或者扁平的插孔，这就是地线的接口。家里的电线里，除了火线（提供电流）和零线（形成回路），还有一根绿黄相间的线，那就是地线。这根地线一头连着电器的金属外壳，另一头呢，就通过建筑物的电线系统，最终连接到埋在地下的一根金属棒（接地棒）或者金属网。大地就是那个最终的“大蓄水池”，用来吸收多余的电荷。

在一些工业或者专业的电子设备里，接地的形式会更复杂，有专门的接地线、屏蔽接地、数字接地、模拟接地等等，但目的都是为了安全、稳定和抗干扰。

好了，接地大概就是这么个意思，安全卫士、稳定器、降噪器。

接着，咱们来聊聊“电路”，这个东西是让电能工作的“舞台”。

你可以把电路想象成一个封闭的“管道系统”，只不过里面流的不是水，而是看不见的“电”。这个系统里有几个关键的角色：

1. 电源（电的来源）： 就像水泵或者蓄水池，它提供“压力”和“动力”，让电能够流动起来。在咱们家里，就是电表箱过来的电源；在电子产品里，可能是电池或者适配器。电源有两个重要的端子：正极（+）和负极（）。

2. 导体（导电的通道）： 就像水管，让电流能够顺利通过。通常是金属导线，比如铜线、铝线。

3. 负载（用电器）： 它是电路中消耗电能、把电能转化为其他形式能量（比如光、热、机械能）的设备。就像水管里的水车或者喷头，水流过它，它就转起来或者喷出去。比如灯泡（把电能变成光和热）、电动机（把电能变成机械能）、电阻（用来控制电流大小）。

4. 开关（控制阀门）： 就像水龙头，可以打开或者关闭，控制电流的通断。打开开关，电路通路，电流就能流过；关闭开关，电路断开，电流就停止。

那么，电路是怎么工作的呢？

想象一下，你把电池的正极用导线连到灯泡的一个端子，灯泡的另一个端子用导线连到电池的负极。这时候，你就构成了一个闭合的电路。

电流的方向： 虽然我们说电子（带负电）在导线里移动，但习惯上，我们把电流的方向定义为从电源的正极出发，经过导体，流向负极。你可以理解为，是“正电荷”在移动（尽管实际上是电子在动）。
电压： 电源提供的“推力”或者“势能差”，就像水泵给水施加的压力。电压越高，电子就越容易被推动，电流也就越大。电压的单位是伏特（V）。
电流： 电荷定向移动形成的“水流”，单位是安培（A）。电流的大小取决于电压和电路的总电阻。
电阻： 导体对电流通过的阻碍作用，就像水管的粗细、有没有障碍物。电阻越大，电流就越小（在电压相同的情况下）。电阻的单位是欧姆（Ω）。

这三者之间的关系，有一个非常非常重要的定律，叫做“欧姆定律”：

电流 (I) = 电压 (U) / 电阻 (R)

也就是说，在电阻不变的情况下，电压越高，电流越大；在电压不变的情况下，电阻越大，电流越小。

电路还有很多其他的组成部分和概念：

串联和并联：
串联： 用电器一个接一个地连接，就像一串糖葫芦。电流只有一条路可以走，经过每一个用电器。如果其中一个用电器坏了，整个电路就会断开。
并联： 用电器像桥梁一样并排连接，电流会分成几路，各自经过不同的用电器，最后汇合。如果其中一个用电器坏了，其他并联的用电器还能正常工作。
交流电（AC）和直流电（DC）：
直流电： 电流方向不变，就像从电池里出来的电，总是从正极流向负极。
交流电： 电流方向会周期性地改变，咱们家里的电就是交流电。这种电更容易远距离传输和电压调整。
电功率： 电流做功的快慢，单位是瓦特（W）。功率 = 电压 × 电流。

理解电路，就像理解一个有序的系统。

电不是凭空出现的，也不是乱跑的。它需要一个完整的、闭合的路径才能流动。电源提供动力，导线是路径，用电器是消耗能量的地方。有了这些基本组件和它们之间的关系，电路就能完成各种各样的任务，驱动着我们现代生活的方方面面。

总的来说，接地是电路安全和稳定运行的“后盾”，而电路则是电能工作的“骨架”和“血脉”。它们是相互依存，缺一不可的。希望这么说，能让你对这两个概念有更直观的理解。

网友意见

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接地并非是一种东西，而是一种措施。

当我们看到山川时，我们会有一个想法，这些大山有多高？想要知道山有多高，很简单，看看百度地图，简单地搜索一下就可以了。然而这里有一个重要的前提，就是要确定零高程点。

我国是以青岛验潮站求得的1956年黄海平均海水面作为“全国统一高程基准面”。

电路也是如此。在电路里，我们必须知道电路中的零电位参考点。我们看下图：

电路里有了零电位参考点，我们就可以求得电路各点处的电压。例如图2的2图中，B点的电位是零，A点的电位是+8V，而C点的电位是-2V。

我们把电路的零电位参考点叫做参考地，它的电位就是零。所谓接地，指的就是与参考地相接。

注意，图2中的零电位参考点设置在正、负电源的中间。事实上，它可以设置在电路的任意点。然而，如此设置的零电位点与大地零电位之间存在一定的电压差。所以，电路的零电位参考点电压相对大地的零电位是悬浮的。如果我们把电路的零电位参考点与大地直接相接，则电路零电位参考点的电位就是真正意义上的零电位。

对于一般的电器，例如手机，我们没有必要把它内部电路板上的零电位参考点与大地相接。为何？手机的电路尺寸有限，零电位参考点不接地，不会有什么问题。但对于配电系统来说，它的电流大，电压也高，系统必须满足工作接地的要求。

现在，我们来考虑另外一个问题。

当我们手边的用电电器，突然发生相线对金属外壳的短接，如果恰好有人在触摸这台电器，那么此人就必定会被电击。如何保障人体的用电安全？这时我们就要采取一项专门措施，就是把用电电器的金属外壳接大地，简称接地。

为何要接大地？因为我们都站在大地上，或者站在某个与大地等电位的楼层上。如果用电电器的外壳能与大地等电位，则即便发生了碰壳事故，用电设备的外壳依然保持大地的电位，确保我们的人身安全。

我们在中学都读过法拉第的笼子。法拉第站在接了高压电的笼子里，为何不会被电击？因为金属笼子是等电位的，法拉第在笼子里无论触碰何处，因为不存在电势差，所以不会被电击。同样的道理，如果用电电器的外壳接大地，而我们人体又站在大地上，尽管我们触碰了带电的用电电器金属外壳，但我们不会被电击。这就是保护接地和接地体等电位联结的意义。

现在，我们就可以建立接地的概念了。

接地有两种，第一种是为了给电路构建零电位参考点，我们把这种接地叫做系统接地，又叫做工作接地；我们把用电设备的外壳与大地连接，以确保人身安全，我们把这种接地叫做保护接地。

工作接地和保护接地的统一体，叫做接地形式。

我们看下图：

图3来源于IEC60364，是国际电工委员会对接地系统的权威解释。我来给大家解释此图。

其实，图3我已经引用了不知道多少次，但还是有人提出疑虑。可见，解释接地系统的原理真的是任重而道远。

图3的左上侧是电力变压器的低压侧绕组，我们看到它的中性点引出接大地。

注意到接大地的符号与参考地的符号不一样！

如此一来，变压器中性点的电位就是大地的零电位，它可以作为全系统的零电位参考点。我们把此处的接地叫做系统接地和工作接地。用字母T来表示。

注意到一个事实，由于接了地的中性线电压为大地的零电位，它同时又可以起到用电电器保护接地的作用。所以，我们把这条线叫做保护中性线，用符号PEN来表示。PEN线有一个俗称，就是零线。、

由于零线即具有保护接地的作用，又具有工作接地的作用，IEC用TN-C来代表这种接地系统。

再看图3，零线离开左侧的工作接地后，往右再次接地，我们把它叫做重复接地。重复接地的用途是确保零线断线后断点后部的导线依然具有零电位。

再往右，我们看到了图3中的两只用电设备。注意到用电设备的外壳直接与零线相接，确保了外壳具有零电位，以保护人身安全。
注意图3中左手边的第一只用电设备，我们看到零线首先接到外壳，然后再接到零线输入端。这里体现了零线的保护优先的原则。

关于接地，我在知乎中写过N篇文章。更多有关接地的知识，请看下文：

什么是接地？接地的原理是什么？ - Patrick Zhang的回答 - 知乎

至此，相信题主已经把接地的用途搞清楚了。

最后，给题主提个问题。我们看下图：

我的问题是：

第一：图4中在电流表处出现了接地符号，试问它是保护接地还是工作接地？

回答：

我们看下图：

注意看图5。我们知道电流互感器TAb的二次绕组一旦断线，会产生高压，为了不发生人身伤害事故，所以电流互感器的二次侧必须保护接地。

第二：图4的接地系统应当是什么？为何？

回答：

图5中，母线部分有三条相线，一条N线，没有PE地线。同时，图中的电动机只接入了三条相线。故知接地系统电源部分有工作接地，但地线未引出；负载有保护直接接地。由此可知，图4和图5的接地系统是TT。

注意：讨论接地系统时，不但要看电源部分，也要看负载部分。只有把系统接地方式和保护接地方式综合在一起，才能看出接地系统是什么。

第三：图4中，当电动机处发生短路后，哪个元器件将执行保护？它与接地系统有关吗？

回答：

当然是断路器执行短路保护，与接地系统无关。

第四：图4中，当电动机发生漏电时，图中哪个元器件将执行保护？它与接地系统有何关系？

回答：

我们首先分析一下TN系统和TT系统中接地电流的区别。
TN系统中用电负荷的金属外壳是接PE线或者接PEN线，而PE线在电源的系统接地处和中性线接在一起，见图3。所以当TN系统中用电负荷发生碰壳事故时，沿着地线PE返回电源的接地电流近似等于相线对中性线的短路电流。所以，TN系统叫做大电流接地系统。

再看TT系统，当用电负荷发生碰壳事故时，接地电流只能沿着地网返回电源，接地电流远小于相线对中性线的短路电流。所以，TT系统叫做小电流接地系统。

由于图4是TT系统，故知图中的ELR将动作。

不过，ELR测量的是三相不平衡电流，不是漏电流，漏电流是以三相不平衡电流的形式出现的。因此ELR的测控系统中必须配套三相不平衡电流的门限鉴别装置，来甄别出漏电流。

第五：图4中有零线吗？零线到底是什么线？我们平常的配电系统中有零线吗？如果没有零线，取代它的是什么线？

回答：

图4中没有零线。

零线是PEN线，也叫做保护中性线，且只有在TN-C接地系统中才出现。

目前，用的最多的接地系统是TN-S和TN-C-S。由于TN-C系统的安全性较差，所以TN-C系统几近绝迹。因此，配电系统中出现零线的机会并不多，只有在农村和老居民小区中还有遗存。

我们看下图：

我们看到，TN-C-S的前端是TN-C接地系统，其中有零线。后部是TN-C-S系统，零线分开为中性线N和地线PE，从此以后，两者互相绝缘，不得再次合并。

在学校、企事业单位和居家小区，TN-C-S系统应用十分普遍。我们也由此看到，在我们的家里，根本就没有零线，只有相线、中性线和地线。

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