Die Erde
Die Erde dient als Bezugsgröße für ein elektrisches Potential. Dieser Bezug wird durch eine Verbindung mit guter Leitfähigkeit zwischen einem elektrischen, gut leitenden Gerät und der Erde hergestellt. Damit kann unter anderem sichergestellt werden, dass das Gerät nicht einer unerwünschten elektrischen Spannung ausgesetzt wird, wenn es ein leitfähiges Gehäuse besitzt.
Eine richtige Erdung zeichnet sich durch einen äußerst geringen elektrischen Widerstand zur Erde (zum Beispiel dem Grundwasser) aus. Häufig wurde die elektrische Anlage in Gebäuden über die Wasserleitung geerdet. Da für Wasserleitungen schon seit Längerem Material verwendet wird, das den Strom weniger gut, schlecht oder überhaupt nicht leitet, während außerdem Wasserzähler aus Kunststoff zum Einsatz kommen, erfolgt die Erdung der elektrischen Anlage in den meisten Häusern mit einem Kupferstab, der je nach Leitfähigkeit des örtlichen Erdreichs in eine bestimmte Tiefe getrieben werden muss. Der Erdungswiderstand ist ein Maß für die Qualität der Erdverbindung. Die Erdverbindung hat den Zweck, den Strom eines Blitzes in die Erde abzuleiten oder bei Netzverbindungen eine Spannungsreferenz zu bieten. In einem Elektrizitätsnetz, meistens im Bereich des Kraftwerks, gibt es eine bestimmte Erdverbindung, welche die wichtigste ist.
Durch die Erdung mehrerer miteinander verbundener Geräte an der gleichen Stelle wird vermieden, dass es zwischen diesen Geräten zu einem Spannungsgefälle kommen kann. Bei Audiogeräten ist dies sehr wichtig, weil die Bildung einer so genannten Erdschleife verhindert wird, die außerordentlich schwer aufzuspürende und zu beseitigende Brummtöne verursacht.
Durch die Anbringung von Erdungsverbindungen kann unabhängig von dem Stromkreis der spannungsführenden Leiter, wie Phasen- und Nullleiter, gewährleistet werden, dass Metallgehäuse wie etwa das einer Waschmaschine unter Strom gesetzt werden. Auf diese Weise kann man verhindern, dass eine ungewollte elektrische Spannung entsteht oder statische Elektrizität aufgebaut wird, durch die Personen verletzt oder empfindliche elektronische Geräte beschädigt werden.
Ein Fehlerstromschutzschalter kontrolliert, ob der (über den Phasenleiter) zugeführte Strom dem (über den Nullleiter) zurückfließenden Strom entspricht. Wenn dies nicht der Fall ist, kann dies nur daran liegen, dass ein Teil des Stroms über die Erde abgeleitet wird. Diese Situation ist nicht erwünscht, und deshalb wird die Stromversorgung von dem Schutzschalter unterbrochen. Wenn zu viel Strom über die Erdleitung abgleitet wird, können zweierlei Probleme auftreten:
- Wenn der Strom über den Erdungswiderstand zu groß ist, kann sich eine gefährliche Spannung bilden, wodurch erneut die Gefahr eines Stromschlags besteht.
- Wenn auf diese Weise zu viel Strom durch die Erde selbst fließt (vagabundierende Ströme), kann dies dazu führen, dass Metallverbindungen durch elektrochemische Prozesse zersetzt werden.
