"Земля" проти "Земля" проти загального проти негативного терміналу

Це я просто не маю ступеня електротехніки чи електроніки, але все поняття "земля" та "земля", коли використовується в електричних схемах (особливо інтегральних схемах), надзвичайно заплутане. Я здогадуюсь, що ціле поняття current"вихід із" позитивного терміналу (що часто так виглядає, як описується струм) мені здається зворотним і оманливим, враховуючи квантово-механічний опис електричного струму як потоку електронів. Отже, я просто хотів би прояснити своє розуміння речей.

Спочатку все, щоб переконатися, що моє розуміння напруги та струму правильне. Припустимо, що контекст прямого струму (я розумію, що речі складніші при використанні змінного струму, і я розумію, що в деяких системах можливе заземлення на позитивному терміналі і подібні речі.)

А. Позитивний термінал в ланцюзі - це те, що створює напругу. Напруга є потенційним , тому, враховуючи, що саме позитивні іони в, скажімо, акумуляторі, які, як правило, закріплені на місці, має сенс, що + клема в ланцюзі створює напругу.

B. Негативний термінал в ланцюзі - це те, що забезпечує струм. Струм - це потік електронів, і цей потік спрямований до терміналу, який створює потенціал для струму.

Якщо припустити, що ці твердження є істинними ... тоді чому в діаграмах електричних ланцюгів так широко використовується термін "земля" (головним чином) або іноді символ "земля"? Чому це земля чи земля, а не просто негативний термінал, або 0V-термінал, чи, можливо, просто "загальний" термінал? Використання символу "земля" або "Земля", особливо в схемах ІС (які не обов'язково використовуються в схемах, які навіть віддалено здатні бути "заземленими" на землю ... наприклад, в літаку або космічному кораблі, або навіть будь-якому кількість ізольованих, ізольованих систем, які не можуть бути безпосередньо підключені до землі), мене надзвичайно заплутує.

Це лише якась стара конвенція, яка ніколи не була порушена? Це земля (термінал GND) або символ землі в схемі - це лише щось, що робиться, тому що це завжди так? Бо так це завжди вчили? Це насправді просто означає негативний термінал, або термінал, з якого випливають електрони? Коли використання буквального ґрунту - точки, де схема фактично підключається до прямої землі, насправді потрібна? Здається зрозумілим, що не кожна схема, як ІС, насправді не потребує буквального з'єднання із землею для того, щоб функціонувати.

Ну, вибачте, якщо це дивне запитання, проте, оскільки я все більше і більше граю з електронікою, і оскільки я живлю більшість моїх маленьких проектів акумуляторами, ціла ця концепція здається дивним і заплутаною для мене ... немає буквального "земля" або "земля", що беруть участь у ланцюзі. Тільки клеми акумулятора та електронні частини.

Проблеми:

По-перше , струми не "надходять" з позитивного терміналу. Це дуже поширене хибне уявлення, яке називається "послідовною помилкою" в підручниках з електроенергії в класі. Основна проблема полягає в тому, що дроти не схожі на порожні труби. І джерело живлення їх не заповнює. Натомість дроти вже попередньо заповнені зарядом, так що струми завжди з’являються скрізь у ланцюзі, і все одночасно. ("Поточний" означає заряд-потік. Коли коло рухомих зарядів починає текти, на всьому кільці з'являється "струм". Це основне правило ланцюга.)

Іншими словами, електричні ланцюги ведуть себе як колеса і ремені. Таким же чином, метал велосипедної ланцюга не "походить" з конкретного місця на зірочку. Це не "починається" в один момент. Натомість все коло зроблене ланцюжком. Також весь ланцюг був там до того, як існувало якесь джерело живлення. З велосипедними ланцюгами, коли застосовується сила, все обертається. У схемах, коли застосовується різниця потенціалів , усі рухомі заряди всередині кільця (всередині ланцюга) всі вони починають рухатись як одиниця, як твердий ланцюг у повному колі. Але ці заряди були вже всередині проводів до того, як був підключений будь-який акумулятор. Провід - як наповнені водою шланги.

По-друге, електричний потенціал може існувати лише між двома точками, і одна єдина пляма в ланцюзі ніколи "не має напруги". Це вірно, тому що напруга трохи схожа на висоту: об’єкт не може "мати висоту", оскільки висоту можна виміряти лише між двома точками. Немає сенсу обговорювати висоту чи довжину чи висоту предмета. Висота над якою? Над підлогою? Над землею поза будівлею? Висота над центром Землі? Будь-який об’єкт матиме нескінченно багато висот одночасно!

Напруга має точно таку ж проблему: один термінал може "мати напругу" лише в порівнянні з іншим терміналом. Напруга діє як довжина: напруга і довжина - це подвійні вимірювання. Або іншими словами, один термінал у ланцюзі завжди має багато різних напруг одночасно, залежно від того, де ми розміщуємо інший відвід лічильника.

По-третє , в ланцюгах рушійна сила забезпечується як позитивними, так і негативними клемами живлення, одночасно. І, найголовніше: шлях струму проходить через джерело живлення. Блоки живлення - це коротке замикання. Ідеальний блок живлення діє як резистор нульового ома. Подумайте над цим: в динамо котушці заряди проходять через котушку і знову виходять назад. Провід має дуже низький опір. Те ж саме з акумуляторами: шлях струму проходить через акумулятор і знову вимикається. Пластини акумуляторів замикаються дуже електропровідним електролітом.

Приклад:
Ось правильний опис ліхтарика. Заряди починаються всередині вольфрамової нитки. Коли вимикач закритий і схема завершена, один кінець нитки отримує заряджання позитивний, інший - негативний. Це змушує власні заряди нитки почати текти. Заряди переміщуються з нитки і перетворюються в один провід, в той же час більше зарядів надходить на інший кінець нитки. Ці заряди подаються металевими проводами (і, перш ніж увімкнути вимикач, усі провідники вже були наповнені рухомими зарядами.) Продовжуючи, заряди, які знаходились у нитці, будуть витікати в один провід, повільно переміщуватися до акумулятора (потрібні хвилини або години, щоб дістатися туди), а потім пропустіть акумулятор і знову вийдіть. Вони виходять з іншого терміналу акумулятора, повертаються назад на інший кінець нитки, потім вони закінчуються там, де почали. "Повна схема". Заряди - як приводний ремінь, або як обертове колесо або велосипедний ланцюг. Акумулятор штовхає заряди, але він не постачає заряди. Мідь і вольфрам подають заряди, які течуть у ланцюзі ліхтарика. Заряди рухаються досить повільно, але оскільки всі вони починають рухатися одночасно, лампочка загоряється миттєво, навіть якщо дріт досить довгий.

По-четверте: будь-які позитивні іони всередині акумулятора надзвичайно рухомі . Вони, звичайно, не замкнені на місці. Якби вони були, то батареї були б ізоляторами, і не працювали б. Деякі батареї засновані на потоці позитивних іонів в одному напрямку та негативних іонах в іншому. Свинцево-кислотні акумулятори різні. У кислоті течуть лише протони. Кислоти є протонними провідниками.

Але будьте обережні: батареї надають додаткових складностей, які можуть зірвати пояснення.

Натомість замініть акумулятор ліхтарика на велику котушку та супермагніт. Підключіть його до лампочки. Засуньте супермагніт у котушку, і лампочка коротко блимне. Звідки взялися звинувачення? Як рухомий магніт може створювати заряди? ЦЕ НЕ. Динамо і батареї - це зарядні насоси. Рухомий магніт змушує власні заряди дроту почати рух. (Насос не подає матеріал, що перекачується!) Рухомий магніт викликає струм, оскільки він застосовує силу накачування ЕМ до рухомих зарядів, які вже знаходяться всередині металу.

Поганий диригент. Погано!
Ось уточнення. Багато вступних підручників дають неправильне визначення поняття "диригент". Абсолютно неправильно і вкрай оманливо. Вони навчать вас, що провідники "пропускають заряди через" (або вони проходять через електрику чи струм.) Ні. Провідники не схожі на порожнисті труби. Провідники не прозорі до електрики. Натомість "диригент" означає "матеріал, який переповнений мобільними зарядами". Провідники - це як баки, наповнені водою. Вони схожі на акваріуми, або як попередньо наповнені труби. Провідники підкоряються закону Ома: коли ми застосовуємо різницю напруги до кінців дроту, витрата зарядів залежить від опору дроту, I = V * R. Це власний заряд проводу, який робить протікаючий. Подумайте над цим: повітря - ізолятор, навіть вакуум - ізолятор, але як вакуум може блокувати потік зарядів? Вакууму не потрібно. У вакуумі немає рухомих зарядів, саме це робить його ізоляційним.)

Все це призводить до важливої ​​концепції. Кожного разу, коли ми беремо шматок дроту і з'єднуємо кінці разом, щоб утворити замкнутий контур, ми створили «невидимий ремінь приводу», петлю рухомого заряду всередині нерухливого дроту. Засуньте полюс магніту в металеву петлю, і всі заряди дроту будуть рухатися, як колесо. Це басейн у формі кільця, і якщо натиснути на воду, ми можемо змусити всю воду крутитися, як маховик, в той час як сам басейн залишається нерухомим.

П’ЯТА , струми не є назад, тому що електричні струми не є потоками електронів.

Зокрема, полярність струмів, що протікають, залежить від типу провідника. Так, у твердих металах рухомі заряди є електронами. Але є велика кількість провідників, по яких не може рухатися жоден електрон. Найближчі з них - ваш мозок і нервова система: одночасні потоки позитивних і негативних в протилежних іонах напрямках, при цьому електронів немає. Солона вода, "електроліти", включаючи землю та океани, не є електропровідниками.

Більш дивний приклад: кислоти є провідними, оскільки вони повні + H позитивних іонів водню. Інша назва іона H + - "протон". Коли ви кладете трохи ампер через кислоту, струм - це потік протонів. (Хе, якщо в бруді є якісь земні течії, а бруд є кислим, а не солоним, то ці струми - протонні потоки!)

Іншими словами, "ампери" можуть бути електронами, що протікають, або протони, або позитивний натрій, що проходить через негативний хлорид, йде іншим шляхом. Або швидкі електрони, що йдуть в одну сторону в іскрі, тоді як повільні іони азоту йдуть вперед або назад залежно від того, чи вони позитивні чи негативні. А в напівпровідниках типу p струм - це потік «решіток вакансії» в кристалі! (Кожна вакансія виставляє надлишок кремнієвого протона, тому кожна вакансія несе справжній позитивний заряд. "Дірки" рухаються шляхом передачі електронів, але кожен отвір справді позитивно заряджений.)

З урахуванням вищезазначеної складності, як ми можемо описати, що відбувається всередині мікросхем? Легко: це вже зроблено для нас. Ми приховуємо рухомі заряди і ігноруємо їх. Ми ігноруємо їх швидкість потоку та їх кількість. Ми ігноруємо їх полярність. Натомість ми складаємо всі різні заряди, які можуть знаходитися всередині будь-якого провідника, обчислюємо загальну витрату і називаємо це "амперами". Твій провідник шланг, наповнений солоною водою? Покладіть навколо нього амперметр затискача і зчитуйте ампери. Щільність іонів не має значення. Швидкість іона не має значення, і навіть це може бути кислий шланг, наповнений протонами, замість шланга з морською водою. Ампер - це ампер.

Ампер також називають "звичайним струмом" або просто "електричним струмом".

Дуже важливо: ампери не є зарядними. У провідника може бути один підсилювач, але це нічого не говорить про заряди всередині. Можливо, кілька зарядів швидко тече, або багато зарядів тече повільно. Можуть бути позитивні заряди, що йдуть вперед, або не буде рухатися назад, або обидва одночасно (як з людськими тілами, які отримують електричний удар постійним струмом.) Все це вкрите, і все, що нам залишилося - це ампери ... ампер звичайний струм.

Гаразд, повернемося до GND проти COM проти EARTH.

"Земля" заплутана, оскільки слово майже завжди вживається неправильно.

У схемах ми майже завжди обираємо один термінал живлення як «загальний» і підключаємо до нього один провід вольтметра. Це не заземлено, тому ми насправді не повинні називати це "землею" (це не з'єднано з металевим колом, загнаним у бруд!) Натомість це лише традиційна точка для вимірювання напруги. Це мовчазна угода! Оскільки напруги є складними двомірними вимірюваннями, речі спрощуються, якщо ми робимо вигляд, що вони однобічні. Отже, підключіть ваш чорний вольтметр, що веде до "загальної схеми", а потім проігноруйте його.

Тепер зробіть вигляд, що зонд червоного кольору на вальтометрі насправді може виміряти НАПРУГУ ТЕРМІНАЛА. Але термінали не можуть "мати напругу!" Так, правильно. Але ми мовчки робимо вигляд, що вони так роблять. Будь-яка точка ланцюга може мати напругу ... по відношенню до іншої точки ланцюга. Якщо ми говорили про висоту, ми завжди могли б робити свої вимірювання стосовно рівня моря, то ніколи не згадуючи рівень моря, а потім робимо вигляд, що об’єкти та місця можуть "мати висоту", коли насправді це неможливо.

Тож нові студенти плутаються, коли ми обговорюємо "напругу терміналу". Насправді ми мали на увазі "напруга, яке виникає між терміналом і загальною схемою". Але це занадто багато, щоб постійно повторювати. Ми мовчки говорять "напруга між, напруга між", а насправді кажемо "напруга в цьому місці" або в іншому місці. Так, тоді всі нові студенти починають думати, що один термінал може мати напругу.

Чи загальний ланцюг негативного живлення ланцюга живлення ? Так, зазвичай. Я бачив дуже старі радіостанції з транзисторами PNP і негативну напругу живлення з "позитивною землею". Позитивний клем акумулятора - це схема Circuit Common. Всі вимірювання на схемі - негативні напруги. Окрім радіо 1950-х років, те ж саме відбувається і в старих жуках VW, і в деяких мотоциклах. Позитивний клем акумуляторної батареї підключений до корпусу, тому "термінал живлення" є негативним. Не встановлюйте звичайну автомагнітолу в старий VW, тому що вона вимкнеться або загориться, коли ви включите запалювання. Живлення було зворотним.

Все, що нам потрібно зробити, це позбутися всіх колекційних японських радіоприймачів PNP-транзисторів 1950-х років, VW жуків та мотоциклів з позитивним заземленням, і тоді Circuit Common завжди і назавжди буде негативним терміналом живлення. Ну, якщо тільки це не якась дивна, електрично плаваюча промислова система датчиків із поєднанням змінного струму та віртуальних заземлювальних підсилювачів.

Джерело напруги має як негативні, так і позитивні клеми і виробляє напругу (або різницю потенціалів) між цими клемами.

У "Початок" ранні вчені, які вивчали електрику, не мали можливості визначити, що, якщо що, що складається з електричного струму, тож вони дещо довільно заявляли, що струм - це потік позитивного заряду, що йде від позитивного клеми джерела напруги, через зовнішній ланцюг і повернення до негативного терміналу. Зараз ми називаємо це поняття «звичайним струмом», і вчені та інженери загалом використовують цю концепцію при обговоренні потоку струму.

Зараз ми знаємо, що в більшості матеріалів струм насправді здійснюється негативно зарядженими електронами. Коли були розроблені вакуумні трубки, багатьох фахівців навчали за допомогою електронного струму, оскільки внутрішню роботу вакуумної трубки не можна легко описати за допомогою звичайного струму. На жаль, у багатьох місцях працює струм електронів, через що студенти плутаються між звичайним струмом і струмом електронів. Я думаю, що найкраще дотримуватися традиційного струму, оскільки саме цим користується більшість технічних та наукових спільнот.

"Земля" - це сильно зловживаний термін в електроніці.

У розподілі живлення змінного струму та деяких системах радіоантен "Земля" дійсно означає "з'єднання із Землею".

Однак у більшості електроніки "Земля" - це лише мітка, яку ми наклеюємо на точку в ланцюзі, яку ми хочемо вважати "нульовими вольтами" (куди ми поміщаємо відведення чорного метра під час вимірювання напруги в іншому місці). Краще було б назвати цей пункт "посиланням" або "загальним", але використання "ґрунту" настільки налагоджене, що ми дотримуємося цього. Цей "земля / загальне" не має ніяких магічних сил - це не нескінченна раковина для електронів - це просто ще одна точка в ланцюзі.

У ці дні "земля / загальне", як правило, є найбільш негативною точкою в ланцюзі, але іноді це може бути і найпозитивніше (одна логічна родина призначена для роботи від -5 вольт - там земля позитивна). У багатьох аудіосхемах "земля / загальне" є серединою джерела живлення, і ми знаходимо як ланцюги як позитивні, так і негативні напруги.

По-перше, ваші A і B просто помиляються. Враховуючи напругу між точками А і В, жодна з них не привілейована як "джерело" струму або "джерело" напруги. Все, що ви можете сказати, це те, що якщо для підключення А і В використовується провідник, струм буде протікати між А і В. Якщо напруга між А і В є позитивною, в металі це буде мати вигляд електронів, що протікають від В до А У напівпровідниках, таких як транзистори, друга частина (не обов'язково) відповідає дійсності, оскільки струм може бути викликаний або електронами, або відсутністю електронів (дірок, які течуть в іншому напрямку).

Здебільшого, ототожнення "землі" із "землею" справді є історичною аварією і виникає на практиці, що застосовується компаніями раннього розподілу електроенергії. У сучасній американській термінології земля є опорною точкою для вимірювання напруги та струму в ланцюзі, тоді як земля - ​​це фактичне з'єднання зі стрижнем, забитим у землю.

Більш загальне використання землі походить від цієї практики, і це насправді все ще важливо в системах, що використовують будь-яку велику кількість енергії. Для систем малої потужності, особливо систем, що працюють від акумуляторів, земля може бути повністю відірвана від будь-якого з'єднання (фізичного чи іншого) з фізичною землею. Але будь-яка електрична або електронна схема, будь то в площині, машині або навіть у космосі, потребує опорної точки для опису напруг та струмів, і ця опорна точка взагалі називається заземленою.

Цілком можливо створити енергосистему з напругою, яка постійно негативна щодо землі (і землі). Хоча більше не використовувався, в 70-х і 80-х роках найбільш швидкісним логічним сімейством був ECL, який використовував -5,2 вольт як базову напругу. Певний час комп’ютери були деякий час найшвидшими суперкомп'ютерами навколо, і вони використовували майже виключно ECL, і притягували багато струму, виробленого - 5,2 вольт.

Отже, коли необхідне з'єднання землі та землі? Ну, в основному, коли ви говорите про системи, підключені до мережі змінного струму. Якщо ви не звернете на це уваги, ви ризикуєте вбити себе, якщо випадково надасте ненавмисний шлях протікання струму. Лінії електропередач повинні посилатися на землю, щоб забезпечити такі речі, як захист від блискавки, тому такі міркування потрібно враховувати.

Напруга і струм

В електриці є позитивні заряди (зазвичай протони) і негативні заряди (зазвичай електрони).

Коли один об’єкт позитивно заряджений, а інший - негативно заряджений, то існує електростатичне поле. Це напруга або потенціал заряду, який можна буде переміщувати електростатичним полем.

Якщо між ними покласти якийсь провідник, тече струм. Це будуть або електрони до протонів (як у проводі, підключеному до акумулятора), або протони до електронів (як всередині люмінесцентних вогнів), або обидва, що протікають в обох напрямках (як у деяких батарей).

Земля / Земля / 0В / Поширені

Земля та земля в основному надходять від електричної енергії змінного струму. Вони використовуються беззмінно сьогодні. При розподілі живлення змінного струму ви буквально підключаєте одну сторону ланцюга до землі / землі / тераси.

0V увійшов у користування, тому що його просто. Якщо у вас є 6В акумулятор, як ви називаєте кожен термінал, якщо ви хочете, щоб імена також містили напругу? + 6 В і 0 В здається найпростішим способом. + (6V) та - (6V) також можна використовувати як позитивну та негативну сторону різниці потенціалів 6V - але це буде заплутано, і люди можуть подумати, що потенціал між ними 12В, або що потенціал від одного до землі 6V, а інший -6V і т.д.

Спільне знову відрізняється і набуло сенсу з комунікаціями. Якщо ви надсилаєте сигнал по одному проводу, тому хтось, хто читає цей сигнал, повинен виміряти напругу між дротом і узгодженою «загальною» точковою напругою.

Я не ЕЕ. З того, що я розумію: Напруга - це зміщення потенціалу між двома клемами, що генерує потік електронів через провідник, напівпровідник або навантаження. Електрони будуть перетікати з найбільш негативних в більш позитивні термінали. Термін GND, COM - відносний термін і не завжди такий самий, як 0Vdc

Скажімо, схема має клеми: A) + 5Vdc B) 0Vdc C) + 10Vdc D) + 24Vdc
Отже, земля для всіх клем безумовно A) 0Vdc, електрон буде протікати від B до A (5v) і B до C (10v ) і від B до D (24v). Але + 5 Vdc можна вважати загальним терміналом як для C, так і для D: Тому що електрон може протікати від A до C (5v) і A до D (19v)

Деяка схема має такі клеми (наприклад, ATX PSU) A) -5vdc B) -12vdc C) 5vdc D) 12vdc. редагувати: E) 0vdc Будь-який з нижчих клем напруги можна назвати заземленням для будь-яких клем високої напруги.

Я завжди ізолюю постійну напругу Psu 0v від моїх змінного струму / землі, щоб уникнути будь-якого шуму змінного струму в ланцюзі постійного струму. Тоді я захищаю і +, і -dc, використовуючи мости назад до місця обміну змінного струму, ненавмисно повторно введеного в dc незахищеним землею / землею. Це безпечний метод, який захищає pnp, npn, людей та пристрої. Ні диму, ні ударів, а лише захисний пристрій, який буде тривати спрацьовування, якщо помилка не буде усунена. Потім я відстежую повну систему через вольт-аукс au / ne / nc, щоб визначити, чи це в логіці чи проводці, і визначити, чи це відбувається при логічному чи фізичному події. Тоді я звинувачую своїх програмістів або своїх інженерів. Дев'ять разів з десяти я повинен піти і сам це поправити.