Навіщо мені потрібен заземлення при моделюванні ланцюга? Я думав, що напруга відносно між двома вузлами!

18

Електроніка для мене дуже нова.

Я взяв найосновнішу ланцюг, про яку я міг придумати: Джерело напруги 1 В і резистор 1 Ом

Наскільки я розумію, я повинен отримати струм (I = V / R) 1 Ампера. Але моделювання не дає рішення, і я сказав, що я повинен мати підставу.

Чому я повинен мати заземлення, якщо у мене є джерело напруги, яке дає потенційні відмінності з двох його сторін?

Я приєдную схему:

https://www.circuitlab.com/circuit/839aaj6y5a6t/simplest-circuit/

circuit-analysis circuit-design

— user135172
джерело

6

GND - точка, якій ви довільно призначите 0V. Якщо у вас його немає, він не може виміряти жодного потенціалу проти цієї точки.

— ПлазмаHH

Напруга за визначенням є фізичним вимірюванням, що включає дві точки в просторі. Отже, ваші вимірювання повинні або визначити дві точки в ланцюзі (диференціалі), або прийняти одне з місць як опорне (заземлення).

— vicatcu

2

Щоб додати до інших. джерело напруги може мати внутрішню опорну точку напруги, але це не робиться для забезпечення більшої гнучкості в конструкції.

— Р. Джоші

1

Симулятори, як правило, вимагають підключених схем (не необхідність, а величезна зручність). Симулятор майже завжди має заземлений вузол. Вищенаведений контур буде мати плаваючий компонент і компонент, що складається тільки з основного вузла.

— мідь. Що

Напруга відносна, але тренажер повинен знати, де це зробити відносно.

— користувач253751

26

Ви абсолютно праві: напруга визначається лише між двома вузлами.

У багатьох електронних схемах є джерело живлення постійної напруги *, який підключається до багатьох частин схеми. За умовою , більш позитивний клем джерела живлення має маркування "V +" або "Vcc" або ...

За умовою , більш негативний термінал живлення називається "заземлення".

За умовою , ми часто не малюємо ні V + сітки, ні ґрунтової сітки на схемах. Натомість ми підключаємо речі до символу V + або до основного символу.

І нарешті, за умовою , коли ми говоримо про напругу в будь-якій точці ланцюга, ми неявно говоримо про напругу між цією точкою та ґрунтовою сіткою.

Ваш інструмент моделювання просто шанує цю останню умову. Тому для цього потрібна опорна сітка під назвою земля.

* або, деяке їх наближення

— Соломон повільний
джерело

3

Ця відповідь справді ігнорує внутрішні математичні механізми тренажерів.

— Массімо Ортолано

1

@MassimoOrtolano Що б це було?

— Педро А

8

@Hamsterrific Якщо коротко, оскільки струми в ланцюзі залежать лише від різниці потенціалів, а не від потенціалів, якщо ви не фіксуєте потенціал вузла, з ланцюга ви отримуєте систему рівнянь, яка не є однозначно розв’язуваною, тобто , завжди існує нескінченність рішень, напруги яких різняться постійною. Більшість методів чисельних розв’язків системи рівнянь працюють лише в тому випадку, якщо системи рівнянь мають унікальне рішення, інакше вони виходять з ладу. Закріплюючи землю, ви гарантуєте, що рішення унікальне (якщо схема чітко визначена).

— Массімо Ортолано

1

Крім того, навіть якщо система вибирає робочу точку, представлення числа з плаваючою комою має змінну точність, засновану на абсолютній зміщенні від 0.

— Коннор Вольф

2

@ Массімо Ортолано: моя думка полягає в тому, що не тільки це було б можливо, але було б ще простіше налаштувати систему рівнянь без використання потенціалів щодо опорного вузла GND. Причина цього не робиться через людську умовність, а не через математику.

— Сир

22

специфіка питання:

Наскільки я розумію, я повинен отримати лікувальний засіб (I = V / R) 1 ампер. Але стимулювання не дає рішення, і я повинен сказати, що я повинен мати підставу.

Чому я повинен мати заземлення, якщо у мене є джерело напруги, яке дає потенційні відмінності з двох його сторін?

Це зводиться до того, як працюють тренажери. Для тренажерів потрібна опорна точка, і ця опорна точка позначається символом GND. Внутрішньо, двигун визначатиме рівняння системи та відповіді проти цього посилання.

Це обмеження не існує в реальному світі через фізику.

— JonRB
джерело

1

Саме так. З ланцюгом немає нічого поганого. Проблема - результат обмеження в тренажері.

— Піт Бекер

6

@PeteBecker Я не згоден. Складний інструмент, подібний до симулятора, може, можливо, обрати довільний вузол, який буде еталонним, а потім виконати всі обчислення проти цієї посилання, але приховати його для користувача та показати користувача лише перепади напруги. Це було б погано для користувальницької роботи, але це все. Тому конструюючи , щоб допомогти користувачеві, тренажери вимагають від користувача вибору місця. Це просто умовність.

— Педро А

Але все одно це буде вибір вузла .... Справа в тому, що йому потрібно щось посилатися. Якби він довільно обрав вузол, як і де, і між імітаціями, ви б ставили «зонди». Кожен зонд плавання повинен бути диференційованим (що не проблема, як працює MATLAB)

— JonRB

@Hamsterrific - можливо, ви бачили моє використання "обмеження" як суворе. Причина, по якій ця схема не працює в тренажері, полягає в тому, що імітатор додає вимоги, яких немає в реальних схемах. Намальована схема працює просто чудово, незважаючи на те, що тренажер це не любить.

— Піт Бекер

1

Особисто я ненавиджу інструменти моделювання ... занадто часто вам доводиться "додавати речі", щоб тримати тренажери щасливими & для того, щоб викликати складний інструмент, вони не такі розумні ... Тоді у вас погані інженери, які не мають уявлення, що таке система мав на увазі Тодо на 1 місці сліпо довіряючи результатам

— JonRB

5

Зазвичай припускається, що сторона мінус (-) постачальника електроенергії дорівнює 0В, тому якщо ви підключите землю до мінусової сторони, це буде 0 В., а плюс (+) - 1 В (GND + різниця = 0 + 1 = 1) V.

Якщо ви поставите грунт на плюсову сторону, мінусова сторона буде -1V.

— Мішель Кейзерс
джерело

2

Справді. У цій схемі є два вузли. Приєднайте GND до кожного по черзі і подивіться, що робить моделювання; не займе багато часу

— Брайан Драммонд

4

Ви абсолютно праві. Вузол "вихід" не може виміряти напругу, якщо не буде сказано інший пункт для порівняння. Це єдина мета "наземного" пункту.

Якщо ви не вимагаєте вимірювати напругу, ви можете подумати, що вона могла б хоча б виміряти струм у вузлі. Але ПЗ потрібно обчислювати напруги для того, щоб обчислити струми, тому для власних обчислень йому потрібна опорна точка заземлення.

— Мерлін3189
джерело

2

Чому я повинен мати заземлення, якщо у мене є джерело напруги, яке дає потенційні відмінності з двох його сторін?

Причина полягає в тому, як ви описуєте схему. Ти маєш рацію. вся напруга знаходиться в межах 2 балів. Немає такого поняття, як "яка напруга в точці IN", ви можете сказати лише "яка напруга між IN і OUT".

Тому для спрощення розмови (і мислення) про ланцюг звичайна практика оголошувати щось у ланцюзі як «це нуль» і називати це «землею». Таким чином, ви можете сказати, "Напруга в IN - 1 В", але те, що ви насправді маєте на увазі, є "Напруга між землею та ІН - 1 В".

Очікується, що тренажер не буде працювати без землі, просто подивившись на нього. Він показує напруги "в точках", а не "між точками". Без встановлення основної точки неможливо представити результати таким чином, тому безцільно запускати моделювання взагалі.

Я підозрюю, що є якісь тренажери, які б спрацювали. Це не технічна проблема, це проблема представлення результатів .

— Агент_L
джерело

1

Насправді, вам не потрібна «земля». Вам потрібно з'єднання між дном резистора та нижнім (негативним) клем джерела напруги. У тренажері це робиться списком з'єднань. Якщо ці двоє підключені до водопроводу, верхівка котушки Тесла, потужність змінного струму 220 вольт, верхня частина генератора Ван Де Графа або змій Бена Франкліна, струм в резисторі, обчислений тренажером, буде однаковим .

Тому поверніться до свого тренажера та переконайтеся, що є два з'єднання з ДВОМИ різними точками на джерелі напруги та до двох різних точок на резисторі.

Пам’ятайте: опір марний!

— richard1941
джерело

0

Я спробую відповісти на ваше питання в суворому математичному сенсі .. Ви зрозумієте, чому бідний хлопець, який називається тренажером, не в змозі знайти рішення тут.

Ваша схема така

Дозволяє викликати верхній термінал A і нижній B, як показано на малюнку.

$V_A - V_B = 1V$

З боку резистора ми також знаємо, що

$I = (V_A - V_B) / R$ $I= 1$

$V_A$ $V_B$ $V_A - V_B = 1$

$V_A=5$ $V_B=4$ $V_A-V_B=1$

$V_A$ $V_B$

Усі перепади напруги та струми все ще визначені .. Але абсолютні напруги не є ..

Для абсолютної напруги слід визначити (а для ур-симулятора кинути рішення). Вам потрібна довідка. Ця посилання зазвичай вибирається як основна.

$V_A$ $V_B$

$V_B=0$

$V_A=1$ $V_B$

Подумайте про ще простішу ситуацію:

Скажімо, що у будинку 20-поверховий будинок (скажімо, що кожен поверх має 10 футів у висоту). і скажемо, що ви стоїте на 12 поверсі будівлі.

Якщо хтось запитає вас, на якій висоті ви стоїте ..

Якою була б ваша відповідь?

120 футів? Ти впевнений ?

Що робити, якщо будівля знаходиться на горі Еверест (який сам знаходиться на відстані 29000 футів від рівня моря)?

Хоча ви можете сказати, що з 0-го поверху вам .. різниця 120 футів. Хоча ви можете сказати, що з 1-го поверху вам .. різниця - 110 футів.
Ви не можете визначити абсолютну висоту, якщо не знаєте, звідки вимірюєте.

Якщо ви будуєте, знаходиться на горі Еверест, і ваша довідка - рівень моря. то висота, на якій ви стоїте, становить 29000 футів + 120 футів.

Якщо ви посилаєтесь на 0-й поверх, висота становить 120 футів.

Сподіваюся, ви зрозуміли, з якими труднощами стикається тренажер.

Імітуйте дві схеми нижче, і ви зрозумієте, про що я говорю.

Зерот поверху є посиланням:
Рівень моря є орієнтиром:

Всього найкращого !!

— Шаранапрасад Мелкунді
джерело

1

Якщо ви користуєтеся кнопкою CircuitLab на панелі інструментів редактора, редаговані схеми вбудовуються у вашу публікацію. Не потрібен обліковий запис CircuitLab. Немає екрана. Немає завантажень. Без фонової сітки.

— Транзистор

-4

Власне, це дві причини.

По-перше, це моделювання. У реальному світі, якщо ви підключите джерело живлення напругою 1 В (з високою потужністю струму (це означає, що джерело потужної напруги не є звичайним акумулятором типу АА)) до резистора 1 Ом, ви обов'язково отримаєте 1 А без будь-якого заземлення.

Але ..

По-друге, він також використовується в реальному світі для створення негативних напруг. І тренажер хоче знати, який саме ви намагаєтеся зробити. Якщо ви заземлюєте негативну сторону джерела живлення, то ланцюг є рівнозначною, як і ви не заземлювали її (майже рівним) Але якщо ви заземлите позитивну сторону джерела живлення, хоча функція схеми не змінює вимірювання на ланцюзі воля, і це мало б значення.

У першому прикладі, коли ви заземлите нижню частину (- кінець), ви 1 В і 0 вольт (земля), різниця - 1 В, а струм - 1 А. Але на другому прикладі, коли ви заземлите верх (+ кінець), ви мають -1 В знизу і 0 вольт зверху, різниця - 1 В, а струм - 1 Ампер. Обидві схеми функціонують точно так само, але вимірювання становлять +1 до 0 проти 0 до -1. І вони таким чином різні. Тож тренажер просить прийняти рішення про те, якого саме ви хочете створити.

— мну
джерело

Я підключив позитивну сторону потужного джерела 1 вольт до однієї сторони одного омного резистора, але струм був нульовим. Чи потрібно мені більш потужне джерело напруги?

— richard1941