Pourquoi l'eau court-elle les PCB? (c.-à-d. pourquoi l'électricité ne suit-elle pas le chemin de la moindre résistance?)

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Si le cuivre est plus conducteur que l'eau (à tout pH raisonnable), la submersion des circuits électroniques en cuivre ne devrait avoir aucun effet, car l'électricité devrait continuer à suivre le chemin de moindre résistance (les chemins de circuits imprimés en cuivre hautement conducteurs, par exemple) plutôt que de court-circuiter dans l'eau légèrement conductrice. Cependant, le déversement d'eau sur l'électronique les court-circuite clairement, même si le cuivre est le meilleur conducteur.

Pourquoi cela se produit-il alors que le chemin de moindre résistance devrait être le cuivre plutôt que l'eau?

Demandeur
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Réponses:

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Correction de l'erreur:

L '«électricité» ne suit JAMAIS «le chemin de la moindre résistance».

L'électricité n'est PAS comme un seul grand Zorb qui descend une colline .

L'électricité serait mieux modélisée dans ce contexte comme
un grand réservoir d'eau déversé sur une colline accidentée .
La plupart de l'eau suivra des ravins et des canaux majeurs, mais certains trouveront des canaux latéraux plus petits.

La question n'est pas
"quel chemin suivra l'électricité?"
mais
"combien de courant circulera le long de ce chemin donné?"

Les chemins à faible résistance conduiront des courants plus élevés.

Des chemins de résistance plus élevés conduiront moins de courant.
Seuls les chemins de résistance infinis conduiront un courant nul.

Il n'y a AUCUN chemin de résistance infini.

Plus:

Lorsqu'une tension est appliquée à l'eau au-dessus d'une certaine tension critique, l'eau se décompose en hydrogène et en oxygène - appelé «électrolyse» . Tous les composants de l'eau sont également susceptibles de se décomposer pour produire, par exemple, du chlore gazeux à partir de produits chlorés dans l'eau. Même de l'eau totalement désionisée pure peut être décomposée de cette manière.

Une fois que vous obtenez même une petite quantité de flux de courant, vous obtenez des ions formés qui favorisent plus de flux de courant, une résistance plus faible, plus de claquage ... zap.

J'ai jeté un "pager" dans l'eau de mer et un téléphone portable dans une solution de chlore concentrée * et "économisé" les deux sans dommage à long terme en retirant immédiatement les piles et en les lavant dans de grandes quantités d'eau douce, puis en les laissant sécher complètement (une étape très importante). Et j'ai vu des équipements détruits par l'exposition à l'eau avec les batteries laissées à l'intérieur.

  • Note à soi-même: Retirez le téléphone portable de la poche supérieure avant de remuer un grand seau de solution d'hypochlorite de sodium.

    Lorsque vous éclaboussez le long du bord de la mer et que vous vous amusez généralement, votre téléavertisseur doit être placé dans un sac protégé contre les embruns ou, mieux encore, laissé à la maison.

    Note aux jeunes: les téléavertisseurs étaient des choses que nous avions avant d'inventer les téléphones portables. En fait, un système de réception de SMS uniquement sans voix ni aucune autre fonctionnalité. Le docteur semble toujours les utiliser.

Russell McMahon
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1
Magnifiquement répondu. C'était facile à comprendre. Merci.
Asker
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+1 Pour avoir expliqué cette mystérieuse référence "Pager". Merci.
DrFriedParts
1
Téléavertisseurs: les casernes de pompiers bénévoles sont encore des utilisateurs ÉNORMES ... certains services d'ambulance ... le personnel de soutien dans les hôpitaux, les serveurs de nourriture et également donné aux personnes qui attendent des tables dans les restaurants afin qu'ils puissent s'émerveiller jusqu'à ce que la table soit prête. C'est une technologie sur sa dernière respiration mais en descendant les combats.
Chef Flambe
Excellente réponse, Russell! Question: comment se fait-il que les faibles 4,2 V CC des appareils portables parviennent à ioniser l'eau et à faire passer un courant aussi énorme (miliampères) afin de brûler l'électronique? Pourriez-vous s'il vous plaît fournir un exemple de calcul simple? Par exemple, je crois qu'il faut 10kV pour ioniser 1 cm d'entrefer!
Vorac
@Vorac Commençant par "Ça arrive" + l'eau déionisée ne conduit pas, la raison la plus courante est susceptible d'être même de petits contaminants traces initialement plus l'impureté de l'eau contaminante. J'ai vu et entendu parler de diverses choses détruites par les liquides et l'action de la batterie et, comme mentionné ci-dessus, j'ai deux exemples étonnants de la façon dont une action rapide peut arrêter des dommages majeurs en cas de contamination conductrice massive (eau de mer et chlore de piscine). J'avais un ami qui avait une caméra dans un récipient en plastique "étanche" détruit par l'eau de cale des chaloupes pendant le temps qu'il fallait pour ramer vers un yacht amarré.
Russell McMahon
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Le problème est que bien que les traces aient une très faible résistance, les traces ne sont pas un réseau entièrement maillé. Le PCB est une collection de réseaux. Il n'y a pas de chemin de faible résistance entre deux nœuds, mais seulement entre des nœuds spécifiques qui sont censés être sur le même réseau, comme dicté par la conception du circuit qui a été transférée à l'illustration PCB.

Entre certains autres nœuds qui ne sont pas sur le même réseau, la résistance ou l'impédance peut en effet être très élevée. Proche de l'infini, dans certains cas. De plus, il peut y avoir une tension entre ces points. Les réseaux électriques sont un bon exemple de cela.

L'eau riche en ions créera des chemins conducteurs entre les nœuds qui ne sont pas censés être ainsi connectés, et la différence de tension fera circuler un courant, créant des courts-circuits ou à proximité de courts-circuits.

Kaz
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Une autre très bonne réponse. Celles-ci sont bien plus éclairées que les fils "yahoo réponses" que google renvoie en réponse à cette requête. Espérons que ce fil les dépassera un jour.
Asker
2

Un circuit imprimé a des traces dessus. Ces traces sont destinées à être isolées les unes des autres. Un bon fonctionnement du circuit l'exige.

Si vous jetez de l'eau sur la planche, les traces ne sont plus isolées.

Si le "circuit" n'était qu'un plan solide de cuivre, l'eau n'aurait aucun effet.

markrages
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Pour être physiquement précis, cette partie de votre énoncé nécessite une qualification plus stricte: "Si le" circuit "n'était qu'un solide plan de cuivre, l'eau n'aurait aucun effet." - (1) L'eau est polaire; Il affecte l'impédance subie par les courants dans le cuivre (vous devez donc spécifier la basse fréquence), (2) il crée un champ électrostatique (vous devez donc spécifier la basse tension), (3) le cuivre réagit avec l'eau pour former du cuivre (II) hydroxyde en raison de l'auto-dissociation de l'eau avec suffisamment de temps (vous devez donc spécifier l'eau DI et le temps de contact court).
DrFriedParts
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Il suit le chemin de la moindre résistance. Dans ce cas, ce chemin est le cuivre et les ions dans l'eau qui permettent à certains électrons de plus. Vous devez considérer l'eau comme une résistance très élevée. Il n'est pas infiniment élevé, donc du courant y circulera, généralement avec de mauvais résultats. Tout comme dans le cas de deux résistances en parallèle, le cuivre est la faible résistance, et la plupart du courant circule à travers ce chemin, mais certains circuleront dans l'autre haute résistance (ions dans l'eau). Notez que l'eau désionisée ne peut pas conduire en raison du manque d'ions.

Une autre chose généralement ignorée est que les circuits intégrés ne sont pas complètement hermétiques, de sorte que l'eau et d'autres éléments peuvent entrer et faire des ravages à l'intérieur, en particulier avec le temps lorsque vous prenez en compte l'oxydation et les ions qui peuvent court-circuiter le circuit intégré.

Gustavo Litovsky
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Appréciez vos idées.
Asker
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Cette affirmation n'est pas correcte: "Notez que l'eau désionisée ne peut pas conduire en raison du manque d'ions." L'eau DI a des ions, juste pas d'ions nets et (espérons-le, pas d'impuretés). Tout le temps, un petit pourcentage des molécules d'eau se dissocient et se recombinent. L'eau est également polaire, donc un courant créera un champ. Et des tensions relativement faibles (aussi petites que> 1,55 V) peuvent séparer les molécules d'eau en créant de grandes quantités d'ions. Lorsque vous appliquez une force électromotrice (tension) à un fil métallique, le fil lui-même ne change pas beaucoup. Lorsque vous faites de même pour une solution, tous les paris sont désactivés.
DrFriedParts