הארקה

הַאֲרָקָה היא חיבור חשמלי מלאכותי בין גוף מוליך, שמבודד חשמלית מכדור הארץ, לבין כדור הארץ. תוצאת ההארקה היא כי הגוף המוארק יימצא באותו פוטנציאל חשמלי בו נמצא כדור הארץ באזור ההארקה, וזרם חשמלי יזרום דרך הארקה במקום דרך גופים אחרים בסביבה. לעיתים הארקה תפעיל אמצעי הגנה אחרים, אם קיימים, במערכת.
מקור המונח הארקה מהמילה הארמית אַרְקָא – הארץ, ומשמעותו "חיבור לארץ" או "חיבור לאדמה". על-פי האקדמיה ללשון המילה הַאֲרָקָה משמשת כשם פעולה, ואילו אַרְקָה כשם עצם.

עיקרון פעולה

הארקה היא חיבור חשמלי בין גוף מוליך לכדור הארץ באמצעות מוליך חשמלי בעל התנגדות נמוכה. טיב ההארקה נמדד בהתנגדות הכוללת שבין הגוף לאדמה, וככל שזו קטנה יותר, ההארקה נחשבת לטובה יותר. זרם חשמלי נוטה לזרום היכן שההתנגדות נמוכה יותר, כך שאם זרם גבוה זורם במקביל, זאת אומרת, זורם דרך הארקה וזורם גם דרך תווך בעל התנגדות גבוהה יותר (כמו גוף האדם למשל) אז רוב הזרם יעבור בהארקה ולא בתווך בעל ההתנגדות הגבוהה יותר.
באופן שקול ניתן להסביר את פעולת ההארקה עם מתח חשמלי (פוטנציאל חשמלי): הארקה גורמת לגוף המוארק להימצא בשוויון פוטנציאלים עם האדמה. הפרש המתחים בין ההארקה לגוף המוליך תמיד גדול יותר מהפרש המתחים בין הגוף המוליך למוליך גרוע יותר שמחבר בינו לבין האדמה, ולכן זרם חשמלי זורם דרך ההארקה ולא דרך המוליך הגרוע.
שוויון הפוטנציאלים עם האדמה יכול כשלעצמו לשמש תכונה רצויה במעגל חשמלי, ולכך שימושים רבים.

הצטברות חשמל סטטי

כאשר קיים הפרש פוטנציאלים משמעותי בין שני גופים המבודדים זה מזה מבחינה חשמלית, לדוגמה בגלל הצטברות חשמל סטטי, עלולה להתרחש פריצת מתח דרך האוויר בצורת ניצוץ. דוגמה לכך היא ברק, הנובע מהתפרקותו של מטען חשמלי סטטי שהצטבר בין שני עננים או בין ענן לבין כדור הארץ. ככלל, כאשר נוצר שדה חשמלי גדול דיו בין שני גופים, הוא יפרוץ דרך התווך שביניהם במרחק הקצר ביותר האפשרי. כדי למנוע מברק להשתמש במבנים או במתקנים אחרים הבולטים מעל פני הקרקע ולפרוץ דרכם אל כדור הארץ, משתמשים בכליא ברק, התקן הגנה המיועד כביכול ל"כליאת" הברק. כליא הברק הוא גוף מתכתי מוארך הבולט מטרים ספורים מעל המתקן שעליו הוא מיועד להגן, וקצהו התחתון מוארק או טמון בעומק האדמה. ברק שיפגע במבנה או במתקן יקצר את דרכו לאדמה בדרך ה"נוחה" יותר מבחינה חשמלית, ויעביר את מטענו דרך כליא הברק, מבלי לגרום נזק למבנה המוגן על ידו. לעומת זאת אדם הנמצא בשדה חשוף בשעת סערת ברקים עלול להיפגע, בהיותו המקצר את דרכו של הברק אל האדמה.
חיכוך בין צמיגים של כלי-רכב לבין כביש יבש מביא להצטברות של מטען חשמלי בכלי הרכב. ניתן לעיתים להרגיש זאת ביציאה ממכונית, כאשר נוגעים בדלת או בידית הדלת בימים יבשים במיוחד, והמטען החשמלי שהצטבר פורק את עצמו אל כדור הארץ דרך גופו של הנוגע. הדבר איננו נעים כלל וכלל, אך התופעה כשלעצמה מסוכנת מאוד כאשר מדובר בכלי רכב הנושא מטען רגיש כגון חומרי דלק או חומר נפץ. פריקת המטען החשמלי עלולה להתרחש באופן ספונטני תוך כדי נסיעה, ולגרום לדליקה ולפיצוץ. כלי רכב בעלי סיכון מחויבים בסידורי בטיחות מיוחדים על פי תקני-בטיחות שנקבעו לכך, אשר בדרך כלל כוללים בין היתר שרשרת מתכתית או רצועה מחומר מוליך המחוברת בקצה האחד אל גוף כלי הרכב ובקצה השני נגררת על הכביש ובכך מונעת הצטברות מטען חשמלי בגוף כלי הרכב.
מטענים חשמליים אלקטרוסטטיים עלולים להצטבר גם בגופו של אדם כתוצאה מחיכוך בין חלקי לבוש שונים, או בינם לבין הסביבה. בדרך כלל אין סכנה ישירה במטענים כאלה, אך פריקתם עלולה לגרום כאב או אי-נוחות, ועלולה לפגוע ברכיבי אלקטרוניקה עדינים הנמצאים בקרבת מקום.

הסבר מתמטי

כאשר גוף גדול וגוף קטן טעונים במטענים חשמליים שונים, מטענו של הגוף הקטן אינו משפיע משמעותית על הפוטנציאל של הגוף הגדול כתוצאה מהשוואת המטענים ביניהם. הדבר דומה לחפירת בור על שפת הים. כשהבור מתמלא במים עד לגובה פני הים, גובה פני הים מושפע מכך במידה זניחה. לכן מתייחסים לפוטנציאל של הגוף הגדול ביותר שבנמצא (כדור הארץ, ברוב המקרים) כ"אדמה" או כ"פוטנציאל אפס".