Tại sao tôi cần một mặt đất khi mô phỏng mạch điện? Tôi nghĩ điện áp là tương đối giữa hai nút!

18

Điện tử là rất mới với tôi.

Tôi lấy mạch cơ bản nhất mà tôi có thể nghĩ ra: Một nguồn điện áp 1V và điện trở 1 Ohm

Theo như tôi hiểu thì tôi sẽ nhận được dòng điện (I = V / R) 1 Ampe. Nhưng mô phỏng không đưa ra giải pháp và nói rằng tôi nên có căn cứ.

Tại sao tôi phải có mặt đất nếu tôi có một nguồn điện áp mang lại sự khác biệt tiềm năng từ hai phía của nó?

Tôi gắn mạch:

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

circuit-analysis circuit-design

— người dùng135172
nguồn

6

GND là điểm bạn tự ý gán 0V cho. Nếu bạn không có nó, nó không thể đo lường bất kỳ tiềm năng nào chống lại điểm đó.

— PlasmaHH

Điện áp theo định nghĩa là một phép đo vật lý liên quan đến hai điểm trong không gian. Do đó, phép đo của bạn cần xác định hai điểm trong mạch (vi sai) hoặc giả sử một trong các vị trí làm tham chiếu (mặt đất).

— Abbeyatcu

2

Để thêm cho người khác. việc cung cấp điện áp có thể có một điểm tham chiếu điện áp bên trong nhưng nó không được thực hiện để cho phép linh hoạt hơn trong thiết kế.

— R.Joshi

1

Mô phỏng thường yêu cầu các đồ thị mạch được kết nối (không cần thiết, nhưng rất tiện lợi). Trình mô phỏng hầu như luôn có một nút mặt đất. Mạch trên sẽ có một thành phần nổi và một thành phần chỉ bao gồm nút mặt đất.

— đồng.

Điện áp là tương đối nhưng trình giả lập cần biết nơi để làm cho nó tương đối.

— dùng253751

26

Bạn hoàn toàn chính xác: Điện áp chỉ được xác định giữa hai nút.

Trong nhiều mạch điện tử có một nguồn cung cấp điện áp * không đổi kết nối với nhiều phần của mạch. Theo quy ước , thiết bị đầu cuối tích cực hơn của nguồn cung cấp được gắn nhãn "V +" hoặc "Vcc" hoặc ...

Theo quy ước , thiết bị đầu cuối âm hơn của nguồn cung cấp được gọi là "mặt đất".

Theo quy ước , chúng ta thường không vẽ lưới V + hoặc lưới mặt đất trong sơ đồ mạch. Thay vào đó, chúng tôi kết nối mọi thứ với biểu tượng V + hoặc, với biểu tượng mặt đất.

Và cuối cùng, theo quy ước , bất cứ khi nào chúng ta nói về điện áp tại bất kỳ điểm nào trong mạch, chúng ta đều ngầm nói về điện áp giữa điểm đó và lưới mặt đất.

Công cụ mô phỏng của bạn chỉ đơn giản là tôn vinh quy ước cuối cùng đó. Do đó, nó đòi hỏi một mạng lưới tham chiếu được gọi là mặt đất.

* hoặc, một số xấp xỉ của chúng

— Solomon chậm
nguồn

3

Câu trả lời này thực sự bỏ qua các cơ chế toán học bên trong của giả lập.

— Massimo Ortolano

1

@MassimoOrtolano Những thứ đó sẽ là gì?

— Pedro A

8

@Rouletterific Tóm lại, vì dòng điện trong mạch chỉ phụ thuộc vào sự khác biệt tiềm năng chứ không phụ thuộc vào tiềm năng, nếu bạn không khắc phục tiềm năng của một nút, từ mạch bạn có được một hệ phương trình không thể giải được duy nhất , đó là , luôn có một vô số các giải pháp, trong đó các điện áp đều khác nhau bởi một hằng số. Hầu hết các phương pháp cho các giải pháp số của hệ phương trình chỉ hoạt động nếu hệ phương trình có một nghiệm duy nhất, nếu không thì chúng thất bại. Bằng cách sửa chữa mặt đất, bạn đảm bảo rằng giải pháp là duy nhất (nếu mạch được xác định rõ).

— Massimo Ortolano

1

Ngoài ra, ngay cả khi hệ thống chọn điểm vận hành, biểu diễn số dấu phẩy động có độ chính xác thay đổi dựa trên độ lệch tuyệt đối từ 0.

— Connor Wolf

2

@Massimo Ortolano: quan điểm của tôi là không chỉ có thể mà còn dễ dàng hơn để thiết lập hệ phương trình mà không sử dụng tiềm năng đối với nút tham chiếu GND. Lý do nó không được thực hiện là vì quy ước của con người, không phải vì toán học.

— Sữa đông

22

các chi tiết cụ thể của câu hỏi là:

Theo như tôi hiểu thì tôi sẽ nhận được một phần của (I = V / R) 1 Amper. Nhưng sự kích thích không đưa ra một giải pháp và sais tôi nên có căn cứ.

Tại sao tôi phải có mặt đất nếu tôi có một nguồn điện áp mang lại sự khác biệt tiềm năng từ hai phía của nó?

Nó đi xuống làm thế nào mô phỏng làm việc. Bộ mô phỏng yêu cầu một điểm tham chiếu và điểm tham chiếu này được chỉ định bởi biểu tượng GND. Trong nội bộ, động cơ sẽ xác định phương trình hệ thống và phản hồi đối với tham chiếu này.

Giới hạn này không tồn tại trong thế giới thực vì vật lý.

— JonRB
nguồn

1

Chính xác. Không có gì sai với mạch. Vấn đề là kết quả của một giới hạn trong trình giả lập.

— Pete Becker

6

@PeteBecker Tôi không đồng ý. Một công cụ phức tạp như giả lập rất có thể chọn một nút tùy ý làm tham chiếu và sau đó thực hiện tất cả các tính toán đối với tham chiếu đó, nhưng ẩn nó cho người dùng và chỉ hiển thị sự khác biệt điện áp cho người dùng. Điều này sẽ không tốt cho trải nghiệm người dùng, nhưng đó là tất cả. Do đó theo thiết kế , để hỗ trợ người dùng, giả lập yêu cầu người dùng chọn mặt bằng. Đó chỉ là một quy ước.

— Pedro A

Nhưng nó vẫn sẽ chọn một nút .... Điểm quan trọng là nó cần một cái gì đó để tham khảo. Nếu nó tùy ý chọn một nút như thế nào và ở đâu và giữa các mô phỏng, bạn sẽ đặt "đầu dò". Mỗi chuyến thăm dò hành trình sẽ cần phải có sự khác biệt (đó không phải là vấn đề, đó là cách MATLAB hoạt động)

— JonRB

@Rouletterific - có lẽ bạn thấy việc sử dụng "giới hạn" của tôi là khắc nghiệt. Lý do mà mạch này không hoạt động trong trình giả lập là vì trình giả lập thêm các yêu cầu không có trong các mạch trong thế giới thực. Mạch như được vẽ hoạt động tốt, mặc dù thực tế là trình giả lập không thích nó.

— Pete Becker

1

Cá nhân tôi ghét các công cụ mô phỏng ... quá thường xuyên, bạn phải "thêm công cụ" để giữ cho các trình giả lập vui vẻ và vì một công cụ phức tạp nên chúng không thông minh ... Sau đó, bạn có những kỹ sư tồi không biết cct là gì có nghĩa là làm ở vị trí số 1 một cách mù quáng tin tưởng vào kết quả

— JonRB

5

Thông thường, 'giả sử' rằng phần trừ (-) của nhà cung cấp điện là 0V, vì vậy nếu bạn kết nối mặt đất với phía trừ, đó sẽ là 0 V. và phần cộng (+) sẽ là 1V (GND + chênh lệch = 0 + 1 = 1) V.

Nếu bạn đặt mặt đất ở cạnh cộng thì cạnh trừ sẽ là -1V.

— Michel Keijzers
nguồn

2

Thật. Có hai nút trong mạch này. Đính kèm GND cho từng lượt và xem mô phỏng làm gì; Sẽ không mất nhiều thời gian.

— Brian Drumond

4

Bạn hoàn toàn đúng. Nút "đầu ra" không thể đo điện áp trừ khi được nói với điểm khác để so sánh với nó. Đó là mục đích duy nhất của điểm "mặt đất".

Nếu bạn không yêu cầu đo điện áp, bạn có thể nghĩ rằng ít nhất nó có thể đo được dòng điện tại một nút. Nhưng SW cần tính toán điện áp để tính toán dòng điện, vì vậy nó cần một điểm tham chiếu mặt đất cho các tính toán của chính nó.

— Merlin3189
nguồn

2

Tại sao tôi phải có mặt đất nếu tôi có một nguồn điện áp mang lại sự khác biệt tiềm năng từ hai phía của nó?

Lý do là cách bạn mô tả mạch. Bạn đúng. tất cả điện áp là trên 2 điểm. Không có thứ gọi là "điện áp tại điểm IN" là gì, bạn chỉ có thể nói "điện áp giữa IN và OUT" là gì.

Do đó, để đơn giản hóa việc nói (và suy nghĩ) về một mạch, thực tế phổ biến là tuyên bố một cái gì đó trong mạch là "đây là số không" và gọi nó là "mặt đất". Vì vậy, bạn có thể nói "Điện áp tại IN là 1V", nhưng ý nghĩa thực sự của bạn là "Điện áp giữa mặt đất và IN là 1V".

Người ta hy vọng rằng một trình giả lập sẽ không hoạt động mà không có căn cứ nếu chỉ nhìn vào nó. Nó hiển thị điện áp "tại các điểm", không phải "giữa các điểm". Nếu không đặt điểm nền, không thể đưa ra kết quả theo cách này, vì vậy việc chạy mô phỏng hoàn toàn vô nghĩa.

Tôi nghi ngờ rằng có một số mô phỏng sẽ hoạt động. Đây không phải là vấn đề kỹ thuật, đó là vấn đề về cách trình bày kết quả .

— Đặc vụ_L
nguồn

1

Trên thực tế, bạn không cần một căn hộ trên đất liền. Những gì bạn cần là một kết nối giữa dưới cùng của điện trở và thiết bị đầu cuối (âm) dưới cùng của nguồn điện áp. Trong một trình giả lập, điều này được thực hiện bởi một danh sách kết nối. Nếu hai cái này được kết nối với một đường ống nước, đỉnh của cuộn Tesla, nguồn điện xoay chiều 220 volt, đỉnh của máy phát Van De Graf hoặc diều của Ben Franklin, dòng điện trong điện trở được tính toán bởi trình giả lập sẽ giống nhau .

Vì vậy, hãy quay lại trình giả lập của bạn và đảm bảo có các kết nối tới HAI điểm KHÁC NHAU trên nguồn điện áp và đến hai điểm khác nhau trên điện trở.

Hãy nhớ rằng: kháng chiến là vô ích!

— giàu1941
nguồn

0

Tôi sẽ cố gắng trả lời câu hỏi của bạn theo nghĩa toán học nghiêm ngặt .. Bạn sẽ hiểu tại sao chap nghèo được gọi là giả lập không thể tìm ra giải pháp ở đây.

Mạch của bạn như sau

Hãy gọi thiết bị đầu cuối phía trên A và bên dưới B như trong hình.

$V_A - V_B = 1V$

Chúng tôi cũng biết từ phía điện trở rằng

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

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

$V_A=5$ $V_B=4$ $V_A-V_B=1$ và đây là một giải pháp hợp lệ.

$V_A$ $V_B$ ở đây.

Tất cả sự khác biệt điện áp và dòng điện vẫn được xác định .. Nhưng điện áp tuyệt đối thì không ..

Đối với điện áp tuyệt đối được xác định (và cho giả lập ur để ném một giải pháp). Bạn cần một tài liệu tham khảo. Tài liệu tham khảo đó thường được chọn làm mặt đất.

$V_A$ $V_B$

$V_B=0$

$V_A=1$ $V_B$

Hãy nghĩ về một tình huống thậm chí đơn giản hơn:

Hãy nói rằng có 20 tòa nhà kho (giả sử rằng mỗi tầng có chiều cao 10ft). và giả sử bạn đang đứng trên tầng 12 của tòa nhà.

Nếu ai đó hỏi bạn ở độ cao nào bạn đang đứng ..

Câu trả lời của bạn sẽ là gì?

120ft? Bạn có chắc không ?

Điều gì xảy ra nếu tòa nhà nằm trên Mt.Everest (bản thân nó cách mực nước biển 29000ft)?

Mặc dù bạn có thể nói rằng từ tầng 0 đến bạn .. sự khác biệt là 120ft. Mặc dù bạn có thể nói rằng từ tầng 1 đến bạn .. sự khác biệt là 110ft.
Bạn không thể xác định chiều cao tuyệt đối của mình trừ khi bạn biết bạn đang đo từ đâu.

Nếu bạn đang xây dựng trên Mt.Everest và tài liệu tham khảo của bạn là mực nước biển. thì chiều cao bạn đang đứng là 29000ft + 120ft.

Tuy nhiên, nếu tham chiếu của bạn là tầng 0, chiều cao là 120ft.

Tôi hy vọng bạn hiểu những khó khăn mà trình giả lập đang phải đối mặt.

Mô phỏng hai mạch dưới đây và bạn sẽ hiểu những gì tôi đang nói về ..

Sàn Zeroth là tài liệu tham khảo:
Mực nước biển là tài liệu tham khảo:

Tất cả tốt nhất !!

— Sharanaprasad Melkundi
nguồn

1

Khi bạn sử dụng nút CircuitLab trên thanh công cụ biên tập, sơ đồ có thể chỉnh sửa của bạn sẽ được nhúng trong bài đăng của bạn. Không cần tài khoản CircuitLab. Không có screengrabs. Không tải lên. Không có lưới nền.

— Transitor

-4

Thật ra có hai lý do.

Đầu tiên Đó là một mô phỏng. Trong thế giới thực, nếu bạn kết nối nguồn điện 1 V (có công suất dòng cao (có nghĩa là nguồn điện áp mạnh không phải là pin loại AA thông thường)) với điện trở 1 Ohm, bạn chắc chắn sẽ nhận được 1 A mà không cần nối đất.

Nhưng..

Thứ hai, nó cũng được sử dụng trên thế giới thực để tạo ra điện áp âm. Và người mô phỏng muốn biết bạn đang cố gắng làm cái nào. Nếu bạn nối đất cho mặt tiêu cực của nguồn điện thì mạch là bằng nhau vì bạn không nối đất (gần như bằng nhau) Nhưng nếu bạn nối đất cho mặt tích cực của nguồn điện mặc dù chức năng của mạch không thay đổi các phép đo trên mạch sẽ và điều đó sẽ làm cho một sự khác biệt.

Trong ví dụ đầu tiên khi bạn nối đất phần dưới (- end) bạn có 1 V và 0 volt (mặt đất), chênh lệch là 1 V và hiện tại là 1 A. Nhưng trong ví dụ thứ hai khi bạn nối đất (+ end), bạn sẽ có -1 V ở dưới và 0 volt trên đỉnh, chênh lệch là 1 V và hiện tại là 1 Amper. Cả hai mạch hoạt động chính xác theo cùng một cách nhưng các phép đo là +1 đến 0 so với 0 đến -1. Và họ khác nhau theo cách đó. Vì vậy, trình giả lập yêu cầu bạn đưa ra quyết định về việc bạn muốn bắt nạt cái nào.

— ma quỷ
nguồn

Tôi đã kết nối cực dương của nguồn 1 volt mạnh mẽ với một phía của điện trở một ohm, nhưng dòng điện bằng không. Tôi có cần một nguồn điện áp mạnh hơn?

— richard1941