Cối đất


28

Điều này có thể chỉ là tôi không có bằng kỹ sư điện hoặc điện tử, nhưng toàn bộ khái niệm "mặt đất" và "trái đất", khi được sử dụng trong sơ đồ mạch điện (đặc biệt là mạch tích hợp), vô cùng khó hiểu. Tôi đoán toàn bộ khái niệm current"đến từ" cực dương (thường là cách mô tả dòng điện) dường như ngược và gây hiểu lầm cho tôi, đưa ra mô tả cơ học lượng tử của dòng điện là dòng điện tử. Vì vậy, tôi chỉ muốn làm sáng tỏ sự hiểu biết của tôi về mọi thứ.

Điều đầu tiên trước tiên ... để đảm bảo sự hiểu biết của tôi về điện áp và dòng điện là chính xác. Giả sử bối cảnh hiện tại trực tiếp (tôi hiểu mọi thứ phức tạp hơn khi sử dụng dòng điện xoay chiều và tôi hiểu rằng có thể có mặt bằng tại một cực dương trong một số hệ thống và những thứ tương tự.)


A. Đầu cực dương trong mạch là thứ tạo ra điện áp. Điện áp là một tiềm năng , do đó, cho rằng đó là các ion dương, giả sử, một pin, thường được cố định tại chỗ, điều đó có nghĩa là đầu cực + trong mạch sẽ tạo ra điện áp.

B. Các cực âm trong một mạch là những gì cung cấp dòng điện. Dòng điện là dòng điện tử và dòng chảy đó hướng về thiết bị đầu cuối đang tạo ra tiềm năng cho dòng điện.


Giả sử những tuyên bố này là đúng ... thì tại sao thuật ngữ "mặt đất" (chủ yếu) hoặc đôi khi là biểu tượng cho "trái đất" được sử dụng rất nhiều trong các sơ đồ mạch điện? Tại sao nó là mặt đất hay trái đất, thay vì chỉ là một thiết bị đầu cuối âm, hoặc thiết bị đầu cuối 0V, hoặc có thể chỉ là thiết bị đầu cuối "chung"? Việc sử dụng biểu tượng mặt đất hoặc trái đất, đặc biệt là trong sơ đồ mạch IC (không nhất thiết phải được sử dụng trong mạch thậm chí có khả năng "tiếp đất" từ xa đến trái đất ... như trong máy bay hoặc tàu vũ trụ, hoặc thậm chí là bất kỳ số lượng các hệ thống cách ly, cách ly không thể kết nối trực tiếp với trái đất), vô cùng khó hiểu với tôi.

Đây có phải chỉ là một số quy ước cũ chưa từng bị phá vỡ? Là mặt đất (thiết bị đầu cuối GND) hoặc biểu tượng trái đất trong sơ đồ mạch chỉ là một việc được thực hiện, bởi vì đó luôn là cách nó được thực hiện? Bởi vì đó là cách nó luôn được dạy? Liệu nó thực sự chỉ có nghĩa là một thiết bị đầu cuối âm, hay một thiết bị đầu cuối mà các electron chạy qua? Khi nào việc sử dụng một nền tảng nghĩa đen, một điểm mà một mạch thực sự kết nối với trái đất theo nghĩa đen, thực sự cần thiết? Dường như rõ ràng rằng không phải mọi mạch điện, như IC, không thực sự cần một kết nối theo nghĩa đen với trái đất để hoạt động.

Chà, xin lỗi nếu đây là một câu hỏi kỳ quặc, tuy nhiên vì tôi chơi nhiều hơn với thiết bị điện tử và vì tôi cung cấp năng lượng cho hầu hết các dự án nhỏ của mình bằng pin, nên toàn bộ khái niệm này có vẻ kỳ quặc và khó hiểu với tôi ... không có nghĩa đen "mặt đất" hoặc "trái đất" liên quan đến mạch. Chỉ các thiết bị đầu cuối pin và các bộ phận điện tử.


1
Câu hỏi rất giống nhau (gần như trùng lặp): Hiểu biểu tượng mặt đất .
Nick Alexeev

1
Vâng, tôi đã tìm thấy câu hỏi đó trước đây ... mặc dù nó không thực sự trả lời câu hỏi của tôi. Nó chỉ nói rằng mặt đất (bất cứ điều gì ... đó là trái tim của câu hỏi của tôi) có thể được di chuyển xung quanh một mạch và vẫn thực hiện cùng một công việc.
jrista

Bạn có thể xóa biểu tượng mặt đất từ ​​(-) của pin và vẽ lại ở phía (+). Các electron sẽ tiếp tục chảy theo cùng một cách. Mạch sẽ hoạt động theo cùng một cách. Trong hầu hết các trường hợp, khái niệm mặt đất chỉ là một tốc ký kỹ thuật. Đó là một tốc ký rất phổ biến, và hữu ích, và mọi người đều quen với nó. (Câu hỏi của bạn không giải quyết được nguy cơ sốc điện và như vậy. Thay vào đó, bạn đang vật lộn với sự hiểu biết cơ bản về biểu tượng mặt đất, tôi nghĩ vậy. Trong hệ thống dây điện xoay chiều, "trái đất" có ý nghĩa vật lý cụ thể. Nhưng tôi không sẽ đến đó.)
Nick Alexeev

Câu trả lời:


21

Các vấn đề:

Đầu tiên , dòng điện không "đến từ" cực dương. Đó là một quan niệm sai lầm rất phổ biến, được gọi là "sai lầm tuần tự" trong sách giáo khoa điện trường. Vấn đề cơ bản là dây không giống như ống rỗng. Và, nguồn cung cấp điện không lấp đầy chúng. Thay vào đó, dây đã được nạp sẵn điện tích, để dòng điện luôn xuất hiện ở mọi nơi trong một mạch, tất cả cùng một lúc. ("Dòng điện" có nghĩa là dòng điện tích. Khi một vòng tròn của điện tích di động bắt đầu chảy, "dòng điện" xuất hiện trong toàn bộ vòng. Đó là quy tắc mạch cơ bản.)

Nói cách khác, các mạch điện hoạt động giống như bánh xe và dây đai. Theo cách tương tự, kim loại của xích xe đạp không "đến từ" một vị trí cụ thể trên bánh xích. Nó không "bắt đầu" tại một thời điểm. Thay vào đó, toàn bộ vòng tròn được làm bằng chuỗi. Ngoài ra, tất cả các chuỗi đã ở đó trước khi bất kỳ nguồn cung cấp năng lượng nào tồn tại. Với xích xe đạp, khi một lực được áp dụng, toàn bộ sự việc sẽ quay đầu. Với các mạch, khi áp dụng một sự khác biệt tiềm năng , tất cả các điện tích di động bên trong vòng (bên trong mạch), tất cả chúng bắt đầu chuyển động như một đơn vị, giống như một chuỗi rắn trong một vòng tròn hoàn chỉnh. Nhưng những khoản phí đó đã ở bên trong dây trước khi bất kỳ pin nào được kết nối. Dây điện giống như vòi đầy nước.

Thứ hai, điện thế chỉ có thể tồn tại giữa hai điểm và một điểm duy nhất trên mạch không bao giờ "có điện áp". Điều này đúng vì điện áp hơi giống độ cao: một vật thể không thể "có độ cao", vì chiều cao chỉ có thể được đo giữa hai điểm. Thật vô nghĩa khi thảo luận về chiều cao hoặc chiều dài hoặc độ cao của một vật thể. Độ cao trên những gì? Trên sàn nhà? Trên mặt đất bên ngoài tòa nhà? Độ cao so với tâm Trái đất? Bất kỳ đối tượng sẽ có vô số độ cao cùng một lúc!

Điện áp có cùng một vấn đề: một thiết bị đầu cuối chỉ có thể "có điện áp" khi so sánh với thiết bị đầu cuối khác. Điện áp hoạt động như chiều dài: điện áp và chiều dài là các phép đo hai đầu. Hay nói cách khác, một thiết bị đầu cuối trong mạch luôn có nhiều điện áp khác nhau cùng một lúc, tùy thuộc vào nơi chúng ta đặt dây dẫn mét khác .

Thứ ba , trong các mạch, động lực được cung cấp bởi các cực cung cấp điện dương cực âm, cả hai cùng một lúc. Và, quan trọng nhất: đường dẫn cho dòng điện là thông qua nguồn điện. Nguồn cung cấp là ngắn mạch. Một nguồn cung cấp năng lượng lý tưởng hoạt động như một điện trở zero-ohm. Hãy suy nghĩ về nó: trong một cuộn dây động lực, các điện tích đi qua cuộn dây và quay trở lại. Dây có điện trở rất thấp. Điều tương tự với pin: đường dẫn cho dòng điện là thông qua pin và trở lại. Các tấm pin được rút ngắn bởi chất điện phân rất dẫn điện.

Thí dụ:
Đây là một mô tả chính xác của đèn pin. Các chi phí bắt đầu bên trong dây tóc vonfram. Khi công tắc được đóng và mạch hoàn thành, một đầu của dây tóc sẽ được tích điện dương, đầu còn lại âm. Điều này buộc các chi phí riêng của dây tóc bắt đầu chảy. Các điện tích di chuyển ra khỏi dây tóc và vào một dây, đồng thời, nhiều điện tích đang đi vào đầu kia của dây tóc. Các điện tích này được cung cấp bởi các dây kim loại (và, trước khi bật công tắc, tất cả các dây dẫn đã có đầy điện tích di động.) Tiếp tục, các điện tích trong dây tóc sẽ chảy ra thành một dây, di chuyển chậm vào pin (mất vài phút hoặc vài giờ để đến đó,) sau đó chảy qua pin và quay trở lại. Họ thoát khỏi thiết bị đầu cuối khác của pin, chảy ngược về đầu kia của dây tóc, sau đó chúng kết thúc ở nơi chúng bắt đầu. Một "mạch hoàn chỉnh." Các khoản phí giống như một vành đai lái xe, hoặc giống như một bánh xe quay hoặc một chuỗi xe đạp. Pin đẩy các khoản phí, nhưng nó không cung cấp các khoản phí. Đồng và vonfram cung cấp các điện tích chảy trong mạch đèn pin. Các điện tích di chuyển khá chậm, nhưng vì tất cả chúng bắt đầu di chuyển cùng một lúc, bóng đèn sẽ sáng lên ngay lập tức, ngay cả khi dây khá dài.

Thứ tư: bất kỳ ion dương nào bên trong pin đều cực kỳ di chuyển . Họ chắc chắn không bị khóa tại chỗ. Nếu có, thì pin sẽ là chất cách điện và sẽ không hoạt động. Một số pin dựa trên dòng chảy của các ion dương theo một hướng và các ion âm theo hướng khác. Pin chì-axit là khác nhau. Trong axit chỉ có các proton đang chảy. Axit là chất dẫn proton.

Nhưng hãy cẩn thận: pin làm tăng thêm độ phức tạp có thể làm hỏng một lời giải thích.

Thay vào đó, hãy thay pin đèn pin của bạn bằng một cuộn dây lớn và một siêu mạng. Kết nối nó với bóng đèn. Đẩy siêu mạng vào cuộn dây và bóng đèn nhấp nháy nhanh chóng. Các chi phí đến từ đâu? Làm thế nào một nam châm di chuyển có thể tạo ra điện tích? NÓ KHÔNG. Máy nổ và pin là máy bơm sạc. Nam châm chuyển động buộc các điện tích của dây bắt đầu di chuyển. (Một máy bơm không cung cấp những thứ đang được bơm!) Nam châm chuyển động gây ra dòng điện, bởi vì nó áp dụng lực bơm EM cho các điện tích di động đã có trong kim loại.

Dây dẫn xấu. Xấu!
Đây là một sự làm rõ. Nhiều sách giáo khoa giới thiệu cung cấp định nghĩa sai về "nhạc trưởng". Hoàn toàn sai, và vô cùng sai lệch. Họ sẽ dạy bạn rằng các dây dẫn "hãy để điện tích đi qua" (hoặc, chúng truyền qua điện hoặc dòng điện.) Không. Chất dẫn điện không giống như ống rỗng. Chất dẫn điện không trong suốt đối với điện. Thay vào đó, "dây dẫn" có nghĩa là "một vật liệu chứa đầy phí điện thoại di động". Chất dẫn điện giống như bể chứa đầy nước. Chúng giống như bể cá, hoặc giống như ống đầy. Các dây dẫn tuân theo định luật ohm: khi chúng ta áp dụng chênh lệch điện áp cho hai đầu dây, dòng điện tích phụ thuộc vào điện trở của dây, I = V * R. Đó là điện tích riêng của dây làm dòng chảy. Hãy nghĩ về nó: không khí là một chất cách điện, thậm chí chân không là một chất cách điện, nhưng làm thế nào chân không có thể chặn dòng chảy của phí? Máy hút không cần. Không có điện tích di động có trong chân không, đó là những gì làm cho nó cách điện.)

Tất cả điều này dẫn đến một khái niệm quan trọng. Bất cứ khi nào chúng ta lấy một đoạn dây và móc các đầu lại với nhau để tạo thành một vòng khép kín, chúng ta đã tạo ra một "đai truyền động vô hình", một vòng điện tích có thể di chuyển bên trong dây không chuyển động. Đẩy một cực nam châm vào vòng kim loại, và tất cả các điện tích của dây sẽ chuyển động như một bánh xe. Đó là một bể bơi hình vòng, và nếu chúng ta đẩy nước, chúng ta có thể khiến tất cả nước quay như bánh đà, trong khi hồ vẫn đứng yên.

Thứ năm , dòng điện không ngược, bởi vì dòng điện không phải là dòng điện tử.

Cụ thể, cực tính của các điện tích chảy phụ thuộc vào loại dây dẫn. Đúng, trong kim loại rắn, điện tích di động là electron. Nhưng có một số lượng lớn các dây dẫn mà không có điện tử có thể di chuyển. Những cái gần nhất là bộ não và hệ thần kinh của bạn: các dòng dương và âm đồng thời ở các ion ngược nhau, không có dòng điện tử nào. Nước mặn, "chất điện phân" bao gồm cả mặt đất và đại dương không phải là chất dẫn điện tử.

Ví dụ về Weirder: các axit dẫn điện vì chúng chứa đầy các ion hydro + H dương. Một tên khác của ion + H là ... "proton." Khi bạn đặt một số ampe qua axit, dòng điện là một dòng proton. (Heh, nếu có một số dòng chảy trong bụi bẩn và bụi bẩn có tính axit chứ không phải mặn, thì những dòng điện đó là dòng chảy proton!)

Nói cách khác, "ampe" có thể là các electron chảy, hoặc các proton chảy hoặc natri dương đi qua clorua âm theo cách khác. Hoặc, các electron nhanh đi một chiều trong một tia lửa, trong khi các ion nitơ chậm tiến hoặc lùi tùy thuộc vào việc chúng bị ion hóa hay âm. Và trong chất bán dẫn loại p, dòng điện là một dòng "chỗ trống mạng" trong tinh thể! (Mỗi vị trí trống tiếp xúc với một proton silicon dư thừa, do đó, các vị trí trống đều mang điện tích dương thực sự. "Lỗ" di chuyển bằng cách chuyển điện tử, nhưng mỗi lỗ thực sự được tích điện dương.)


Với tất cả sự phức tạp ở trên, làm thế nào chúng ta có thể mô tả những gì đang xảy ra bên trong các mạch? Dễ thôi: nó đã được thực hiện cho chúng tôi. Chúng tôi che đậy các chi phí di chuyển và bỏ qua chúng. Chúng tôi bỏ qua tốc độ dòng chảy và số lượng của chúng. Chúng tôi bỏ qua sự phân cực của họ. Thay vào đó, chúng tôi cộng tất cả các loại điện tích khác nhau có thể có trong bất kỳ dây dẫn nào, tính tổng tốc độ dòng chảy và gọi đây là "ampe". Là dây dẫn của bạn một vòi đầy nước muối? Đặt một ampe kế kẹp xung quanh nó, và đọc các ampe. Mật độ ion không thành vấn đề. Tốc độ ion không thành vấn đề, và thậm chí nó có thể là một ống axit chứa đầy proton, thay vì vòi nước biển. Ampe là ampe.

Ampe còn được gọi là "dòng điện thông thường" hay chỉ là "dòng điện".

Rất quan trọng: ampe không phải là dòng điện. Một dây dẫn có thể có một amp, nhưng điều này không cho chúng ta biết gì về các điện tích bên trong. Có thể có một vài điện tích chảy nhanh, hoặc rất nhiều điện tích chảy chậm. Có thể có các điện tích dương đi về phía trước, hoặc âm tính đi ngược lại hoặc cả hai cùng một lúc (như với cơ thể con người bị điện giật DC.) Tất cả những thứ đó được che đậy, và tất cả những gì chúng ta còn lại là ... Dòng điện thông thường.


OK, trở lại GND so với COM so với EARTH.

"Mặt đất" là khó hiểu vì từ này luôn luôn được sử dụng sai.

Trong các mạch, chúng ta hầu như luôn chọn một đầu nối nguồn là "chung" và chúng ta kết nối một vôn kế với nó. Nó không có căn cứ, vì vậy chúng tôi thực sự không nên gọi nó là "mặt đất" (nó không được kết nối với cọc kim loại bị bẩn!) Thay vào đó chỉ là điểm truyền thống để thực hiện đọc điện áp. Đó là một thỏa thuận im lặng! Vì điện áp là các phép đo hai đầu phức tạp, mọi thứ sẽ được đơn giản hóa nếu chúng ta giả vờ rằng chúng là một đầu đơn. Vì vậy, móc vôn kế màu đen của bạn dẫn đến "mạch chung", sau đó bỏ qua nó.

Bây giờ hãy giả vờ rằng đầu dò màu đỏ trên vôn kế của bạn thực sự có thể đo được TÍNH ÁP LỰC. Nhưng thiết bị đầu cuối không thể "có điện áp!" Đúng, đúng. Nhưng chúng tôi âm thầm giả vờ rằng họ làm. Bất kỳ điểm nào trên mạch có thể có điện áp ... liên quan đến điểm mạch khác. Nếu chúng ta đang nói về độ cao, chúng ta luôn có thể thực hiện các phép đo liên quan đến mực nước biển, sau đó không bao giờ đề cập đến mực nước biển, và sau đó giả vờ rằng các vật thể và vị trí có thể "có độ cao", khi thực sự không thể.

Vì vậy, các sinh viên mới bị lẫn lộn khi chúng ta thảo luận về "điện áp của một thiết bị đầu cuối." Trên thực tế, chúng tôi có nghĩa là "điện áp xuất hiện giữa một thiết bị đầu cuối và Mạch chung." Nhưng đó là quá nhiều để lặp lại tất cả các thời gian. Chúng tôi đang âm thầm nói "điện áp giữa, điện áp giữa", trong khi thực sự nói "điện áp tại điểm này" hoặc tại điểm khác. Đúng, sau đó tất cả các sinh viên mới bắt đầu nghĩ rằng một thiết bị đầu cuối duy nhất có thể có điện áp.

thiết bị đầu cuối cung cấp âm là Mạch chung? Vâng, thông thường. Tôi đã thấy các bộ đàm rất cũ với các bóng bán dẫn PNP và điện áp cung cấp âm với "mặt đất dương". Thiết bị đầu cuối pin tích cực là Mạch chung. Tất cả các phép đo trong sơ đồ là điện áp âm. Bên cạnh những chiếc radio của những năm 1950, điều tương tự cũng xảy ra ở những chiếc Beetles cũ của VW và ở một số xe máy. Đầu cực pin tích cực được kết nối với khung máy, vì vậy "cực cung cấp" là cực âm. Đừng cài đặt một đài phát thanh xe hơi bình thường trong một chiếc VW cũ, bởi vì nó sẽ tắt hoặc bắt lửa khi bạn bật đánh lửa. Cung cấp điện đã bị ngược.

Tất cả những gì chúng ta phải làm là loại bỏ tất cả các bộ đàm bóng bán dẫn PNP của Nhật Bản thập niên 1950, bọ cánh cứng và xe máy nối đất tích cực, và sau đó Circuit Common sẽ luôn luôn là thiết bị đầu cuối cung cấp âm. Chà, trừ khi đó là một hệ thống cảm biến công nghiệp nổi điện, kỳ lạ với sự pha trộn giữa nguồn điện xoay chiều và mạch op-amp trên mặt đất ảo.


2
Một trong những giải thích tốt nhất về điện áp và hiện tại tôi đã thấy. Cảm ơn, có rất nhiều thông tin tuyệt vời ở đây.
Cthutu

Giải thích tuyệt vời, cảm ơn bạn! Nhưng tôi đoán rằng điểm thứ 6 bị thiếu (ừm, nó bị lẫn với điểm thứ 5). Thứ 5 nên tập trung (theo ý kiến ​​của tôi) vào: "không chỉ có electron đang chảy". Thứ 6 nên tập trung vào: "amp là gì"? [Tôi không hiểu điều đó] (Và sau đó, sẽ rõ ràng hơn khi có tiêu đề thứ 7 cho "GND so với COM so với EARTH")
JinSnow

Ampe: "Hãy nghĩ về điện trong dây như nước trong đường ống. Ampe là tốc độ dòng chảy, vôn là áp suất giảm từ đầu ống này sang đầu kia và watts là năng lượng cần thiết để di chuyển nước - hoặc năng lượng được tạo ra bằng cách di chuyển nước như trong một máy phát thủy điện. " điện
tử.stackexchange.com/a/267900/60167

Granpa's Austin 8 cũng là khung xe, vì vậy bạn có thể muốn thêm nó vào danh sách của mình!
Indraneel

Dây điện không đầy điện. Các dây có các electron liên kết lỏng lẻo có thể bị đánh bật để gây ra dòng điện. Dây đồng có điện tích bằng không. Độ dài không tương đối: từ đầu đến cuối không tương đối. Ngoài ra, pin trong ví dụ dây tóc của bạn chắc chắn sẽ cung cấp sạc .. Một pin được sạc vì một lý do. Băng tải của bạn được tải từ một nơi nào đó.
HörmannHH

18

Một nguồn điện áp có cả hai cực âm và cực dương, và tạo ra một điện áp (hoặc sự khác biệt tiềm năng) giữa các cực đó.

Trong Khởi đầu, các nhà khoa học đầu tiên nghiên cứu về điện không có phương tiện xác định cái gì, nếu có gì, bao gồm một dòng điện, vì vậy họ phần nào tuyên bố một cách tùy tiện rằng dòng điện là dòng điện tích dương, chảy từ cực dương của nguồn điện áp, qua mạch ngoài, và trở về cực âm. Bây giờ chúng tôi gọi khái niệm này là "Dòng điện thông thường", và các nhà khoa học và kỹ sư thường sử dụng khái niệm này khi thảo luận về dòng chảy hiện tại.

Bây giờ chúng ta biết rằng, trong hầu hết các vật liệu, dòng điện thực sự được mang bởi các electron tích điện âm. Khi ống chân không được phát triển, nhiều kỹ thuật viên đã được dạy sử dụng dòng điện tử, vì hoạt động bên trong của ống chân không không thể được mô tả bằng cách sử dụng dòng điện thông thường. Thật không may, dòng điện tử tồn tại ở nhiều nơi, khiến học sinh bị nhầm lẫn giữa dòng điện thông thường và dòng điện tử. Tôi nghĩ rằng tốt nhất là gắn bó với Dòng thông thường, vì đó là điều mà hầu hết cộng đồng khoa học và kỹ thuật sử dụng.

"Mặt đất" là một thuật ngữ bị lạm dụng nghiêm trọng trong điện tử.

Trong phân phối nguồn AC và một số hệ thống ăng ten vô tuyến, "Mặt đất" thực sự có nghĩa là "kết nối với Trái đất".

Tuy nhiên, trong hầu hết các thiết bị điện tử, "Ground" chỉ đơn thuần là một nhãn hiệu mà chúng tôi dán vào một điểm trong mạch mà chúng tôi muốn xem xét "Zero volt" (nơi chúng tôi đặt dây dẫn của đồng hồ đen khi đo điện áp ở nơi khác). Sẽ tốt hơn nếu gọi điểm này là "tham chiếu" hoặc "phổ biến", nhưng việc sử dụng "mặt đất" được thiết lập tốt đến mức chúng ta bị mắc kẹt với nó. "Mặt đất / chung" này không có sức mạnh ma thuật - nó không phải là một cái chìm vô hạn đối với các điện tử - nó chỉ là một điểm khác trong mạch điện.

Ngày nay, "mặt đất / chung" thường là điểm tiêu cực nhất trong mạch, nhưng đôi khi nó có thể là điểm tích cực nhất (một họ logic được dự định hoạt động từ -5 volt - ở đó mặt đất là dương). Trong nhiều mạch âm thanh, "mặt đất / chung" là trung điểm của nguồn điện và chúng tôi tìm thấy cả điện áp dương và âm trong mạch.


Hừm. Đối với tôi, dòng điện tử có ý nghĩa hơn nhiều, vì điều đó dường như mô tả những gì đang thực sự xảy ra. Trừ khi tôi nhầm, các ion dương thường là một phần của vật liệu tạo nên dây dẫn, điện trở, tụ điện, v.v ... Vì vậy, chúng không tự do chảy qua một mạch điện. Đó là các electron thường chảy "ngược" qua một mạch để tạo ra thứ mà chúng ta mô tả là hiện tại, phải không? Điện tích dương không chảy, dòng điện tích âm? Tôi đoán vấn đề của tôi với thiết bị điện tử là nó quá chìm đắm trong những quan niệm cũ đã được tạo ra trước khi chúng tôi hiểu điều gì đang thực sự xảy ra ...
jrista

... rằng bây giờ chúng ta có những thứ như "Dòng điện thông thường" mô tả một, ít nhất là theo cách hiểu của tôi, "dòng chảy" không tồn tại của điện tích dương. Hay đó chỉ là sai ... các ion tích điện dương thực sự chảy qua các mạch điện?
jrista

Một câu hỏi khác mà tôi có, liên quan đến vấn đề Ground. Tôi đã tìm thấy một số sơ đồ mạch dường như chỉ có nguồn điện áp dương và mặt đất. Tôi thường không thể tìm thấy một thiết bị đầu cuối tiêu cực hoặc bất cứ điều gì như thế. Trong một mạch như vậy, mặt đất có giống như cực âm trên pin không? Do sự khác biệt giữa Dòng điện thông thường và Dòng điện tử, tôi không thực sự chắc chắn làm thế nào để đọc sơ đồ như vậy ... Tôi không biết làm thế nào để hoàn thành mạch, trừ khi nó chỉ hoàn thành ở điểm mặt đất.
jrista

@jrista: Có, "mặt đất" thường là cực âm của nguồn điện. Trong nhiều mạch, bạn sẽ thấy các biểu tượng mặt đất nằm rải rác xung quanh bản vẽ - tất cả chúng nên được kết nối với nhau. Sử dụng các ký hiệu mặt đất như thế nhằm giảm tắc nghẽn trong bản vẽ. Thông thường, bạn cũng sẽ thấy các ký hiệu "Vcc" bị cô lập - tất cả chúng cũng được kết nối với nhau và với cực dương của nguồn điện.
Peter Bennett

Vâng, đó chính xác là những gì tôi đã thấy, đặc biệt là trong sơ đồ IC. Biểu tượng mặt đất nằm rải rác khắp nơi và ít nhất một Vcc. Cảm ơn bạn về thông tin.
jrista

3

Đầu tiên, A và B của bạn đơn giản là sai. Cho một điện áp giữa các điểm A và B, không có đặc quyền là "nguồn" của dòng điện hoặc "nguồn" của điện áp. Tất cả những gì bạn có thể nói là nếu một dây dẫn được sử dụng để kết nối A và B, dòng điện sẽ chạy giữa A và B. Nếu điện áp giữa A và B là dương, trong một kim loại, nó sẽ có dạng các electron chạy từ B đến A Trong các chất bán dẫn như bóng bán dẫn, phần thứ hai không (nhất thiết) là đúng, vì dòng điện có thể được gây ra bởi các electron hoặc do sự vắng mặt của các electron (lỗ trống, chảy theo hướng khác).

Phần lớn, việc xác định "mặt đất" với "trái đất" thực sự là một tai nạn lịch sử và xuất phát từ thực tiễn được sử dụng bởi các công ty phân phối điện sớm. Trong thuật ngữ hiện tại của Mỹ, mặt đất là một điểm tham chiếu để đo điện áp và dòng điện trong mạch, trong khi trái đất là một kết nối thực tế với một thanh được đập vào mặt đất.

Việc sử dụng mặt đất tổng quát hơn bắt nguồn từ thực tiễn này và nó thực sự vẫn quan trọng trong các hệ thống sử dụng bất kỳ lượng điện năng lớn nào. Đối với các hệ thống năng lượng thấp, đặc biệt là các hệ thống chạy bằng pin, mặt đất hoàn toàn có thể tách rời khỏi mọi kết nối (vật lý hoặc mặt khác) với trái đất vật lý. Nhưng bất kỳ mạch điện hoặc điện tử nào, dù là trong máy bay, ô tô hay thậm chí ngoài vũ trụ, đều cần một điểm tham chiếu để bắt đầu từ việc mô tả điện áp và dòng điện, và điểm tham chiếu đó thường được gọi là mặt đất.

Hoàn toàn có thể sản xuất một hệ thống điện có điện áp luôn âm đối với mặt đất (và trái đất). Mặc dù không được sử dụng nhiều nữa, trong thập niên 70 và 80, họ logic tốc độ cao nhất là ECL, sử dụng -5,2 volt làm điện áp cơ sở. Trong một thời gian, các máy tính Cray là siêu máy tính nhanh nhất xung quanh và chúng sử dụng gần như hoàn toàn ECL và đã thu hút rất nhiều nguồn cung cấp hiện tại - được sản xuất bởi - 5,2 volt.

Vì vậy, khi nào sự kết nối của mặt đất và trái đất là cần thiết? Chà, về cơ bản bất cứ khi nào bạn nói về các hệ thống được kết nối với lưới điện AC. Nếu bạn không chú ý đến điều đó, bạn có nguy cơ tự sát nếu vô tình cung cấp một con đường vô tình cho dòng chảy. Các đường dây điện phải được tham chiếu đến trái đất để cung cấp những thứ như chống sét, và vì vậy những cân nhắc như vậy phải được tính đến.


1
Tôi tò mò về toàn bộ khái niệm "lỗ hổng". Các lỗ có thực sự chảy, giống như các điện tử, thông qua một mạch không? Nếu vậy, "lỗ" chính xác là gì? Hay đó là, một lần nữa, chỉ là một khái niệm trừu tượng ? Từ mức độ cơ học lượng tử, điều duy nhất tôi nghĩ có thể thực sự chảy qua một mạch điện được tạo thành từ kim loại và chất bán dẫn là chính các electron. Tôi nghĩ rằng plasma sẽ khác nhau, vì trong plasma cả ion và electron đều tự do chảy ... nhưng tôi khá cụ thể về câu hỏi của tôi là về các ứng dụng điện tử DC.
jrista

4
Hãy nghĩ về các lỗ hổng trong một hội đồng cờ Trung Quốc. Có một loạt các vết lõm trên một lưới thông thường, mỗi cái đều giữ một viên bi tại chỗ. Tuy nhiên, các viên bi có thể di chuyển nếu chúng có một nơi nào đó để đi và được đưa ra một chút. Bây giờ lấy một viên bi ra. Điều này để lại một lỗ trong mảng bi. Nếu bạn nghiêng các tấm ván một chút và lắc nhẹ, các viên bi sẽ từ từ di chuyển xuống để lấp đầy lỗ hổng, nhưng khi làm như vậy sẽ để lại một lỗ. Bạn có thể nghĩ về chuyển động bằng đá cẩm thạch ròng như một chuyển động chậm của nhiều viên bi xuống, hoặc lỗ đơn di chuyển lên.
WhatRoughBeast

1
Tôi hiểu rồi. Vì vậy, đó là một chút của một khái niệm trừu tượng ... các electron vẫn đang di chuyển, nhưng chúng đang ảnh hưởng đến điện tích theo nhiều cách khi chúng di chuyển qua mạch. Thú vị ...
jrista

1
Vâng. Ở một số khía cạnh, đó là vấn đề thuận tiện. Nếu bạn tập trung vào hành vi của các điện tử, nó sẽ khá lộn xộn, khi bạn đối phó với sự chen lấn của các viên bi trong lưới điện, và bạn phải đối phó với hành vi thống kê hàng loạt của rất nhiều trong số chúng. Xử lý các lỗ trống cho phép truyền cùng một điện tích ròng, nhưng xét về một hạt "ảo" duy nhất, lỗ trống, chuyển động chậm hơn so với nhiều electron riêng lẻ. (Đó là lý do tại sao MOSFE loại p có điện trở cao hơn loại n tương đương).
WhatRoughBeast

Được rồi, vì vậy tôi hiểu điều đó. Nhưng chỉ để trở lại những điều cơ bản, trong một mạch đơn giản là nói một tụ điện, và cuộn cảm, và một điện trở. Nếu tôi gặp sơ đồ mạch có kết nối + 5V ở một góc và biểu tượng Trái đất ở một góc khác (tôi nghĩ việc sử dụng biểu tượng trái đất sẽ không hợp lệ, nhưng tôi đã thấy nó trong một vài lần, vì vậy tôi là lý do hỏi câu hỏi: P) ... biểu tượng trái đất, đó là mặt đất ... và đó cũng là thiết bị đầu cuối âm? Nói cách khác, kết nối "mặt đất / trái đất" với cực - trên pin để hoàn thành mạch và thực sự làm cho nó hoạt động?
jrista

1

Điện áp và dòng điện

Trong điện có các điện tích dương (thường là proton) và điện tích âm (thường là electron.

Khi một vật được tích điện dương và một vật khác tích điện âm thì tồn tại trường tĩnh điện. Đây là điện áp, hoặc tiềm năng điện tích để có thể được di chuyển bởi trường tĩnh điện.

Nếu một số loại dây dẫn được đặt giữa hai, một dòng điện sẽ chảy. Đây sẽ là các electron hướng về các proton (như trong một dây kết nối với pin) hoặc các proton về phía các electron (như bên trong đèn huỳnh quang) hoặc cả hai đều chảy theo cả hai hướng (như trong một số pin).

Mặt đất / Trái đất / 0V / Chung

Mặt đất và trái đất chủ yếu đến từ điện xoay chiều. Chúng được sử dụng thay thế cho nhau ngày hôm nay. Trong phân phối nguồn AC, bạn thực sự kết nối một bên của mạch với mặt đất / trái đất / địa hình.

0V được sử dụng vì đơn giản. Nếu bạn có pin 6V, bạn đặt tên cho mỗi thiết bị đầu cuối là gì nếu bạn muốn tên cũng chứa điện áp? + 6V và 0V có vẻ là cách đơn giản nhất. + (6V) và - (6V) cũng có thể được sử dụng làm mặt tích cực và tiêu cực của chênh lệch tiềm năng 6V - nhưng điều đó sẽ gây nhầm lẫn và mọi người có thể nghĩ rằng tiềm năng giữa chúng là 12V hoặc tiềm năng từ một đến trái đất là 6V và -6V khác, v.v.

Chung là khác nhau một lần nữa và có ý nghĩa với truyền thông. Nếu bạn đang gửi tín hiệu qua một dây, thì bất cứ ai đọc tín hiệu đó cũng cần đo điện áp giữa dây và tham chiếu điện áp điểm 'chung' đã thỏa thuận.


0

Tôi không phải là một EE. Theo những gì tôi hiểu: Điện áp là sự sai lệch về tiềm năng giữa hai cực tạo ra dòng điện tử thông qua dây dẫn, chất bán dẫn hoặc tải. Các electron sẽ chảy từ cực âm nhất đến cực dương nhất. Thuật ngữ GND, COM là một thuật ngữ tương đối và không phải lúc nào cũng giống như 0Vdc

Giả sử mạch có các cực: A) + 5Vdc B) 0Vdc C) + 10Vdc D) + 24Vdc
Vậy mặt đất cho tất cả các cực chắc chắn là A) 0Vdc, electron sẽ chảy từ B đến A (5v) và B đến C (10v ) và B đến D (24v). Nhưng + 5Vdc có thể được coi là thiết bị đầu cuối chung cho cả C và D: Bởi vì electron có thể chảy từ A đến C (5v) và A đến D (19v)

Một số mạch có các thiết bị đầu cuối này (ví dụ ATX PSU) A) -5vdc B) -12vdc C) 5vdc D) 12vdc. chỉnh sửa: E) 0vdc Bất kỳ thiết bị đầu cuối điện áp thấp hơn có thể được gọi là mặt đất cho bất kỳ thiết bị đầu cuối điện áp cao hơn.


Tôi không chắc chắn rằng đây là một câu trả lời hợp lệ. 0Vdc không phải là một thứ thực sự kỳ diệu tồn tại, nó luôn là một điểm được xác định (và rất có thể được gắn nhãn GND hoặc COM), vì vậy ATX PSU của bạn cũng có đầu cuối 0Vdc, nếu không bạn sẽ không thể đo được bất kỳ điện áp nào khác.
Arsenal

Tôi đã gặp mạch có cả GND và COM. Trong hướng dẫn sử dụng của thiết bị, COM được đề cập chính xác (điểm chung cho thiết bị đầu cuối X1) là đầu vào tìm nguồn của 24v. Và khi được đo thông qua đồng hồ vạn năng GND được kết nối với COM (dưới dạng ref), có tiềm năng là 12 v. Và khi GND (dưới dạng ref) kết nối với X1, tiềm năng là 12 v. Và khi COM (dưới dạng ref) được kết nối với X1, tiềm năng là 24v. Thế là kết luận.
Haliff Roslan

Vì vậy, kết luận rằng GND là 0Vdc, COM là -12Vdc và X1 là 12Vdc trong khi tín hiệu đầu vào từ X1 thông qua công tắc rơle ngoài là 24Vdc. Ban đầu suy nghĩ của tôi là 0Vdc là tuyệt đối và luôn là GND hoặc COM và chúng giống nhau. Nhưng vì tôi thấy mạch đó tôi thay đổi cách hiểu.
Haliff Roslan

Và trong hướng dẫn sử dụng, họ đề cập cụ thể đến việc cách ly GND và COM, tôi không chắc là do cách ly tiếng ồn hay vì có dòng điện giữa GND và COM.
Haliff Roslan

chỉnh sửa: hoặc vì có TIỀM NĂNG giữa GND và COM.
Haliff Roslan

0

Tôi luôn cách ly giới thiệu Psu 0v dc của tôi với mặt đất / đất ac của tôi để tránh bất kỳ tiếng ồn ac nào trong mạch dc. Sau đó, tôi bảo vệ cả + và -dc bằng cách sử dụng các cầu nối trở lại ac khi ac vô tình được giới thiệu lại thành dc không được bảo vệ bởi mặt đất / trái đất. Đây là một phương pháp không an toàn để bảo vệ pnp, npn, người và thiết bị. Không có khói hoặc tiếng nổ, chỉ là một thiết bị bảo vệ sẽ tiếp tục vấp ngã trừ khi lỗi đã được khắc phục. Sau đó, tôi giám sát hệ thống hoàn chỉnh thông qua volt free / no / nc để xác định xem nó có trong logic hay nối dây hay không và xác định xem nó có xảy ra tại một sự kiện logic hay vật lý hay không. Sau đó tôi đổ lỗi cho các lập trình viên hoặc kỹ sư của tôi. Chín trong số mười lần tôi phải tự đi và đặt nó ngay.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.