【實作實驗室】地球由石頭和土組成，怎麼能當接地對象？

作者：實作派

大家都知道設備接地就是把金屬機殼接到地球，但地球是石頭和土做的，可以拿來當接地對象嗎？

不是！為了證明土壤並非導體，我還真的拿了電錶去插土，插下去的結果如下圖所示，大約是 190k ohm 附近（這是直流電阻，如果測量交流電阻的話或許會小一些，但絕對不會是如導體般的 0 ohm）。

土壤既然不是導體，那為什麼課本都說地球是導體，還把地球拿來當接地對象呢？

土讓並非導體（圖片來源：實作派提供）

課本說地球可以拿來接地，當作電荷排放的對象，那是從靜電學開始說起的，因為地球體積最大，任何帶電體碰到地球，在電荷平衡之後散佈於整個系統內，所以整體的電荷密度會降到幾乎為零，原本帶電體的電荷看起來就像電荷被地球吸收了。

但是應用在現實生活中的電荷是流動的，地球要能夠拿來當導體用的話，它的金屬接合面必須夠大，像下圖這樣，為什麼呢？

金屬接合面要大，地球才能當導體（圖片來源：實作派提供）

為了方便說明，我把地球壓成方形，如此一來就可以利用下圖的電阻公式來說明。

截面積 A 越大，電阻 R 就越小，另一種理解方式，你也可以把地球切成條狀，每一條土壤都當成是兩個電極間的電阻，如此一來這些電阻並聯的結果，就會得到一個很小的電阻值，這和電阻公式推導的結果是相符的，總之接觸面積要越大越好。

與地球接觸面積越大，電阻越低（圖片來源：實作派提供）

但現實中我們不可能去弄一個幾乎橫跨整個非洲的金屬板，我們只能盡力在有限的土地上，盡力做到較大的金屬接合面積，於是就有了接地工程這種東西，也就是下圖中插在土裡的接地銅棒，通常供電系統端會比較要求，用戶端則沒這麼嚴謹。

利用接地銅棒做接地（圖片來源：實作派提供）

接地工程如果做得好，將來漏電的話，故障電流比較能順利排掉，否則就是看哪個倒楣鬼剛好摸到漏電的東西，順勢當了接地棒，這樣就觸電了。關於設備接地的原理，各位可以參考這篇文章【實作實驗室】如何避免觸電？短路、絕緣一次弄懂。

我順便講一下接地棒的概念。由於故障電流進入土壤後，它會從接地棒開始放射狀地向外傳導，你可以將它看成是穿過一層又一層的土壤層，如下圖所示，我把它畫成像杯子一樣。

故障電流在土壤中擴散的樣子（圖片來源：實作派提供）

根據電阻公式，以相同的電流來說，通過面積越大的土壤層，會有較小的電阻，於是最外層的土壤層，即便它是土做的，電阻幾乎就是零；相反的，靠近接地棒的土壤層面積最小，它就是會有較大的電阻，畢竟接地銅棒的長度有限。

把這些土壤杯子從內到外甚至無窮遠處全部加起來，就會得到接地電阻，這已經是積分的概念了，如果你想看公式推導，請看這篇【實作實驗室】地電阻接地測量。

你一定有聽過這種說法，把設備的接地線綁或焊在一顆大大的螺帽上面，然後將它丟在地上就完成接地了，這完全是無稽之談，不可能的事情，大家別再相信沒有根據的說法。

一顆螺帽與地面的接觸面積遠小於接地銅棒或接地銅網與土壤的接觸面積，這不可能會有接地效果，想要做接地，還是請專業的人來施工才是正途。

設備地線綁螺帽丟地上無法有接地效果（圖片來源：實作派提供）

（本文經同意轉載自實作派電子實驗室、原文連結；責任編輯：賴佩萱）

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