أرض عائمة

الأرض العائمة هي نقطة مرجعية للجهد الكهربائي في دائرة معزولة جلفانيًا عن الأرض الفعلية .

تحتوي معظم الدوائر الكهربائية على تأريض متصل كهربائياً بالأرض ، ومن هنا جاءت تسمية "التأريض". ويُقال إن التأريض عائم عندما لا يكون هذا الاتصال موجوداً. ^{[ 1 ]}

يُطلق على الموصلات أيضًا اسم الموصلات ذات الجهد العائم إذا لم تكن متصلة كهربائيًا بموصل آخر غير عائم (مؤرض). وبدون هذا الاتصال، تتولد الجهود والتيارات الكهربائية بفعل المجالات الكهرومغناطيسية أو تراكم الشحنات داخل الموصل، بدلاً من أن تكون ناتجة عن فرق الجهد الخارجي المعتاد لمصدر الطاقة.

قد تُصمَّم الأجهزة الكهربائية بنظام تأريض عائم لعدة أسباب، منها السلامة. فعلى سبيل المثال، يتم توصيل مصدر طاقة تيار مستمر منخفض الجهد، مثل شاحن الهاتف المحمول، بالتيار الكهربائي الرئيسي عبر محول كهربائي ، ولا يوجد اتصال كهربائي مباشر بين مسار عودة التيار على جانب الجهد المنخفض والأرض. إن ضمان عدم وجود اتصال كهربائي بين جهد التيار الرئيسي وقابس الجهد المنخفض يُسهِّل ضمان سلامة مصدر الطاقة. كما يسمح للشاحن بالاتصال الآمن فقط بالسلك الحي والسلك المحايد، مما يُتيح استخدام قابس ثنائي الأطراف في البلدان التي يُشترط فيها ذلك. في الواقع، يجب أن يحتوي أي جهاز منزلي مزود بقابس ثنائي الأطراف على نظام تأريض عائم. ^{[ 2 ]}

يُستخدم هذا الأسلوب أيضًا في أجهزة الاختبار الإلكترونية . لنفترض أنك ترغب في قياس فرق جهد مقداره 0.5 فولت بين سلكين يقعان على ارتفاع 100 فولت تقريبًا فوق سطح الأرض. إذا كان جهاز القياس موصولًا بالأرض، فسيتعين على بعض مكوناته الإلكترونية التعامل مع فرق جهد مقداره 100 فولت بين أطرافها. أما إذا كان الجهاز غير موصول بالأرض، فلن ترى مكوناته الإلكترونية سوى فرق الجهد البالغ 0.5 فولت، مما يسمح باستخدام مكونات أكثر حساسية، وبالتالي إجراء قياسات أكثر دقة. غالبًا ما تعمل هذه الأجهزة بالبطاريات .

وتشمل التطبيقات الأخرى الطائرات والمركبات الفضائية، حيث يكون الاتصال المباشر بالأرض مستحيلاً من الناحية الفيزيائية أثناء الطيران.

رابعًا، يمكن أن يساعد التأريض العائم في التخلص من حلقات التأريض ، ^{[ 3 ]} مما يقلل من التشويش المتصل بالنظام. تُظهر الصورة على اليمين مثالًا على هذا التكوين. قد تنحرف الأنظمة المعزولة بهذه الطريقة في الجهد، وإذا كان المحول قادرًا على توفير طاقة عالية، فقد تُصبح خطيرة. يزداد هذا الاحتمال إذا كان النظام العائم قريبًا من خطوط نقل الطاقة ذات الجهد العالي. ^{[ 4 ]} وللحد من خطر الصدمات الكهربائية، عادةً ما يتم توصيل هياكل الأجهزة بشكل منفصل بالأرض. ^{[ 5 ]}

قد تشكل الأسلاك الأرضية العائمة خطراً إذا نتجت عن عدم تأريض الأجهزة المصممة لتتطلب التأريض بشكل صحيح، لأن هيكل الجهاز قد يكون ذا جهد كهربائي مختلف تماماً عن جهد أي كائنات حية قريبة، مما قد يعرضها لصدمة كهربائية عند لمسها. وكانت أجهزة التلفاز ذات الهيكل الحي، والمعروفة أيضاً بالهيكل الساخن، حيث يتم الحصول على تأريض الجهاز عن طريق تقويم التيار الكهربائي الرئيسي، شائعة حتى تسعينيات القرن الماضي. ^{[ 6 ]}

تُعدّ الأسلاك الأرضية المكشوفة خطيرة. فهي موصلة للتيار الكهربائي، ويمكن أن تُسبب صدمة كهربائية للمستخدمين عند لمسها. وتُعتبر مقابس سماعات الرأس التي يُركّبها المستخدمون على أجهزة التلفاز ذات الهياكل الموصلة للتيار الكهربائي خطيرة بشكل خاص، لأنها غالبًا ما تكون موصلة للتيار، كما أن أي صدمة كهربائية ستمر عبر رأس المستخدم. وتستخدم الأجهزة المزودة بمقبس سماعة رأس وهيكل موصل للتيار الكهربائي محول عزل صوتي لجعل التركيب آمنًا. ^{[ 7 ]}

قد تتسبب التوصيلات الأرضية غير المحكمة في مشاكل لأجهزة الصوت التي تستخدم موصلات RCA (وتُسمى أيضًا موصلات فونو). في هذه الموصلات الشائعة، يتصل طرف الإشارة قبل الأرضي، وقد يكون الفرق بين جهدي الأرضي لجهازين أكبر من اللازم لتشبع إشارة الصوت الداخلة. ونتيجةً لذلك، قد يؤدي توصيل أو فصل الجهاز أثناء تشغيله إلى صدور ضوضاء عالية جدًا من السماعات. أما إذا كان فرق جهد الأرضي ضئيلاً، فإنه عادةً ما يُسبب طنينًا ونقرات فقط.

يمكن دمج جهاز التيار المتبقي في النظام لتقليل المخاطر الناجمة عن الأرضية العائمة، ولكن ليس القضاء عليها تمامًا.

• تأريض الهيكل
• MOSFET ذو البوابة العائمة
• قابس الغش