“ กราวด์” กับ“ โลก” เทียบกับขั้วธรรมดากับขั้วลบ

นี่อาจเป็นฉันที่ไม่มีปริญญาวิศวกรรมไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ แต่ความคิดทั้งหมดของ "พื้นดิน" และ "โลก" เมื่อใช้ในแผนภาพวงจรไฟฟ้า (โดยเฉพาะวงจรรวม) มีความสับสนอย่างมาก ฉันเดาว่าความคิดทั้งหมดของcurrent"การมาจาก" ขั้วบวก (ซึ่งมักจะอธิบายว่ากระแสในปัจจุบัน) ดูเหมือนจะย้อนกลับและทำให้เข้าใจผิดกับฉันเนื่องจากคำอธิบายเชิงกลเชิงควอนตัมของกระแสไฟฟ้าเป็นกระแสของอิเล็กตรอน ดังนั้นฉันแค่อยากจะทำความเข้าใจกับสิ่งต่าง ๆ

สิ่งแรกก่อน ... เพื่อให้แน่ใจว่าความเข้าใจเกี่ยวกับแรงดันและกระแสของฉันถูกต้อง สมมติว่าบริบทปัจจุบันโดยตรง (ฉันเข้าใจว่าสิ่งต่าง ๆ มีความซับซ้อนมากขึ้นเมื่อใช้กระแสสลับและฉันเข้าใจว่าเป็นไปได้ที่จะมีพื้นดินที่ขั้วบวกในระบบและสิ่งต่าง ๆ เช่นนั้น)

A.ขั้วบวกในวงจรคือสิ่งที่สร้างแรงดันไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้ามีศักยภาพดังนั้นเมื่อเป็นประจุบวกกล่าวว่าแบตเตอรี่ซึ่งโดยทั่วไปจะถูกกำหนดไว้ในสถานที่มันทำให้รู้สึกว่าขั้ว + ในวงจรจะสร้างแรงดันไฟฟ้า

B.ขั้วบวกในวงจรคือสิ่งที่ให้กระแส กระแสไฟฟ้าคือการไหลของอิเล็กตรอนและการไหลนั้นจะไปยังขั้วที่กำลังสร้างศักยภาพสำหรับกระแสไฟฟ้า

สมมติว่าข้อความเหล่านี้เป็นจริง ... แล้วทำไมคำว่า "ภาคพื้นดิน" (ส่วนใหญ่) หรือบางครั้งสัญลักษณ์สำหรับ "โลก" ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในไดอะแกรมวงจรไฟฟ้า? เหตุใดจึงเป็นกราวด์หรือโลกไม่ใช่แค่เทอร์มินัลเชิงลบหรือเทอร์มินัล 0V หรืออาจเป็นเพียงเทอร์มินัล "ธรรมดา" การใช้สัญลักษณ์ภาคพื้นดินหรือโลกโดยเฉพาะอย่างยิ่งในแผนภาพวงจรไอซี (ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ในวงจรที่แม้จะสามารถ "ลงดิน" บนพื้นโลกจากระยะไกล ... เช่นในเครื่องบินหรือยานอวกาศหรือแม้แต่ จำนวนของระบบฉนวนที่แยกได้และไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโลก) ทำให้ฉันสับสนอย่างยิ่ง

นี่เป็นเพียงการประชุมเก่า ๆ ที่ไม่เคยขาดหรือไม่ กราวด์ (เทอร์มินัล GND) หรือสัญลักษณ์แผ่นดินในแผนภาพวงจรเป็นสิ่งที่ทำเสร็จแล้วเพราะนั่นเป็นสิ่งที่ทำอยู่เสมอ? เพราะนั่นคือวิธีการที่ถูกสอนมาตลอด? มันหมายถึงขั้วบวกหรือขั้วที่อิเล็กตรอนไหลหรือไม่? เมื่อใดที่ใช้พื้นดินที่เป็นตัวอักษรจุดที่วงจรเชื่อมต่อกับโลกจริงตามความต้องการจริง ๆ ? เห็นได้ชัดว่าไม่ใช่ว่าทุก ๆ วงจรเช่น IC ไม่ต้องการการเชื่อมต่อที่แท้จริงกับโลกเพื่อทำงาน

ขอโทษด้วยถ้านี่เป็นคำถามแปลก ๆ แต่เมื่อฉันเล่นกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มากขึ้นเรื่อย ๆ และเนื่องจากฉันใช้พลังงานจากโปรเจคเล็ก ๆ น้อย ๆ ของฉันด้วยแบตเตอรีแนวคิดทั้งหมดนี้ดูแปลกและสับสนสำหรับฉัน ... ไม่มีจริง "กราวด์" หรือ "โลก" ที่เกี่ยวข้องในวงจร เฉพาะขั้วแบตเตอรี่และชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์

ปัญหา:

ก่อนอื่นกระแสไม่ได้ "มาจาก" ขั้วบวก นั่นเป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยมากเรียกว่า "การเข้าใจผิดลำดับ" ในตำราเรียนไฟฟ้าชั้นประถม ปัญหาพื้นฐานคือสายไฟไม่เหมือนท่อเปล่า และแหล่งจ่ายไฟไม่ได้เติมเต็ม แต่สายไฟนั้นเต็มไปด้วยประจุอยู่แล้วดังนั้นกระแสจะปรากฏขึ้นทุกที่ในวงจรในเวลาเดียวกัน ("ปัจจุบัน" หมายถึงการไหลของประจุเมื่อวงกลมของประจุที่เคลื่อนที่ได้เริ่มไหล "กระแส" จะปรากฏขึ้นในวงแหวนทั้งหมดนั่นคือกฎวงจรพื้นฐาน)

กล่าวอีกนัยหนึ่งวงจรไฟฟ้ามีพฤติกรรมเหมือนล้อและสายพาน ในทำนองเดียวกันโลหะของห่วงโซ่จักรยานไม่ "มาจาก" ตำแหน่งเฉพาะบนเฟือง มันไม่ "เริ่มต้น" ณ จุดหนึ่ง แต่วงกลมทั้งหมดทำจากโซ่ นอกจากนี้โซ่ทั้งหมดอยู่ที่นั่นก่อนแหล่งจ่ายไฟใด ๆ ที่มีอยู่ ด้วยโซ่จักรยานเมื่อมีการบังคับใช้สิ่งต่าง ๆ ก็จะเปลี่ยนไป เมื่อใช้วงจรเมื่อมีความแตกต่างที่เป็นไปได้ประจุทั้งหมดที่เคลื่อนที่ได้ภายในวงแหวน (ภายในวงจร) พวกมันทั้งหมดเริ่มเคลื่อนที่เป็นหน่วยเช่นโซ่ทึบในวงกลมที่สมบูรณ์ แต่ค่าใช้จ่ายเหล่านั้นอยู่ในสายไฟแล้วก่อนที่แบตเตอรี่จะเชื่อมต่อ สายไฟเป็นเหมือนท่อน้ำที่เต็มไปด้วยน้ำ

ประการที่สองศักย์ไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างสองจุดเท่านั้นและจุดเดียวบนวงจรไม่เคยมี สิ่งนี้เป็นจริงเนื่องจากแรงดันไฟฟ้ามีระดับความสูงเล็กน้อย: วัตถุไม่สามารถ "มีระดับความสูง" ได้เนื่องจากความสูงสามารถวัดได้ระหว่างจุดสองจุดเท่านั้น การพูดคุยเกี่ยวกับความสูงหรือความยาวหรือความสูงของวัตถุนั้นไม่มีความหมาย ระดับความสูงเหนืออะไร เหนือพื้น? เหนือพื้นดินภายนอกอาคาร? ระดับความสูงเหนือใจกลางโลก? วัตถุใด ๆ จะมีระดับความสูงได้ไม่ จำกัด พร้อมกัน!

แรงดันมีปัญหาเหมือนกันทุกประการ: ขั้วหนึ่งสามารถ "มีแรงดันไฟฟ้า" เท่านั้นเมื่อเทียบกับขั้วอื่น แรงดันทำหน้าที่เหมือนความยาว: แรงดันไฟฟ้าและความยาวเป็นการวัดแบบสองด้าน หรืออีกนัยหนึ่งขั้วในวงจรมักจะมีแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันจำนวนมากในเวลาเดียวกันขึ้นอยู่กับที่เราวางอื่น ๆนำเมตร

ประการที่สามในวงจรแรงผลักดันให้โดยขั้วบวกและลบแหล่งจ่ายไฟทั้งสองในเวลาเดียวกัน และที่สำคัญที่สุด: เส้นทางสำหรับกระแสไฟฟ้าคือผ่านแหล่งจ่ายไฟ แหล่งจ่ายไฟเป็นวงจรสั้น แหล่งจ่ายไฟในอุดมคติทำหน้าที่เหมือนตัวต้านทาน zero-ohm คิดเกี่ยวกับมัน: ในขดลวดไดนาโมประจุจะเคลื่อนที่ผ่านขดลวดและกลับออกมาอีกครั้ง ลวดมีความต้านทานต่ำมาก สิ่งเดียวกันกับแบตเตอรี่: เส้นทางสำหรับกระแสคือผ่านแบตเตอรี่และกลับออกมาอีกครั้ง แผ่นแบตเตอรี่มีอิเล็กโทรไลต์นำไฟฟ้าสั้นมาก

ตัวอย่าง:
นี่คือคำอธิบายที่ถูกต้องของไฟฉาย ประจุเริ่มต้นภายในไส้หลอดทังสเตน เมื่อสวิตช์ปิดและวงจรเสร็จสิ้นปลายด้านหนึ่งของไส้หลอดจะถูกประจุเป็นบวกและอีกขั้วลบ สิ่งนี้บังคับให้ประจุของไส้หลอดเริ่มไหล ประจุเคลื่อนออกจากใยและเป็นสายหนึ่งในขณะเดียวกันก็มีประจุเพิ่มเข้ามาที่ปลายอีกด้านของเส้นใย ประจุเหล่านี้ถูกจัดทำขึ้นโดยสายโลหะ (และก่อนที่จะเปิดสวิตช์ตัวนำทั้งหมดที่เต็มไปด้วยประจุที่เคลื่อนที่ได้) ต่อเนื่องประจุที่อยู่ในไส้กรองจะไหลออกมาเป็นเส้นลวด (ใช้เวลาไม่กี่นาทีหรือชั่วโมงเพื่อไปที่นั่น) จากนั้นไหลผ่านแบตเตอรี่และกลับออกมาอีกครั้ง พวกเขาออกจากขั้วอื่น ๆ ของแบตเตอรี่ ไหลกลับไปที่ปลายอีกด้านของไส้หลอดจากนั้นก็จบลงที่จุดเริ่มต้น "วงจรสมบูรณ์" ค่าใช้จ่ายเป็นเหมือนสายพานขับเคลื่อนหรือเช่นล้อหมุนหรือโซ่จักรยาน แบตเตอรี่ดันประจุ แต่ไม่ได้จ่ายประจุ ทองแดงและทังสเตนจ่ายประจุที่ไหลในวงจรไฟฉาย ประจุเคลื่อนที่ค่อนข้างช้า แต่เนื่องจากทั้งหมดเริ่มเคลื่อนที่ในเวลาเดียวกันหลอดไฟจะสว่างขึ้นทันทีแม้ว่าสายไฟจะค่อนข้างยาว

ที่สี่: ประจุบวกใด ๆ ภายในแบตเตอรี่ให้สามารถเคลื่อนย้ายมาก พวกเขาไม่ได้ล็อคอย่างแน่นอน ถ้าเป็นเช่นนั้นแบตเตอรี่จะเป็นฉนวนและไม่ทำงาน แบตเตอรี่บางตัวขึ้นอยู่กับการไหลของประจุบวกในทิศทางเดียวและประจุลบในอีกทิศทางหนึ่ง แบตเตอรี่ตะกั่วกรดแตกต่างกัน ในกรดมีเพียงโปรตอนเท่านั้นที่ไหล กรดเป็นตัวนำโปรตอน

แต่ระวัง: แบตเตอรี่ให้ความซับซ้อนเพิ่มซึ่งสามารถทำให้เกิดคำอธิบาย

ให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ไฟฉายของคุณเป็นขดลวดขนาดใหญ่แทนซูเปอร์แม่เหล็ก เชื่อมต่อกับหลอดไฟ ผลักซูเปอร์มาเก็ตเข้าไปในขดลวดและหลอดไฟกะพริบชั่วครู่ ค่าใช้จ่ายมาจากไหน แม่เหล็กเคลื่อนที่สามารถสร้างประจุได้อย่างไร มันไม่ได้ Dynamos และแบตเตอรี่เป็นเครื่องชาร์จ แม่เหล็กที่กำลังเคลื่อนที่จะบังคับให้ประจุของลวดเริ่มเคลื่อนที่ (เครื่องสูบน้ำไม่ได้ให้สิ่งที่ถูกสูบ!) แม่เหล็กที่เคลื่อนที่ทำให้เกิดกระแสเนื่องจากใช้แรงปั๊ม EM กับประจุที่เคลื่อนที่ได้แล้วภายในโลหะ

ตัวนำที่ไม่ดี ไม่ดี!
นี่คือคำชี้แจง ตำราแนะนำจำนวนมากให้คำจำกัดความที่ไม่ถูกต้องของ "ตัวนำ" ผิดอย่างสิ้นเชิงและทำให้เข้าใจผิดอย่างยิ่ง พวกเขาจะสอนคุณว่าตัวนำ "ปล่อยประจุผ่าน" (หรือพวกมันไหลผ่านหรือเป็นกระแส) Nope ตัวนำไม่เหมือนท่อกลวง ตัวนำไฟฟ้าไม่โปร่งใส "ตัวนำ" หมายถึง "วัสดุที่เต็มไปด้วยค่าใช้จ่ายมือถือ" แทน ตัวนำก็เหมือนถังน้ำที่เต็มไปด้วยน้ำ พวกเขาเป็นเหมือนอควาเรียมหรือเหมือนท่อที่เติมไว้ล่วงหน้า ตัวนำปฏิบัติตามกฎของโอห์ม: เมื่อเราใช้ความต่างศักย์กับปลายลวดการไหลของประจุขึ้นอยู่กับความต้านทานของลวด I = V * R มันคือประจุของสายไฟที่ไหล ลองคิดดูสิ: อากาศเป็นฉนวนแม้สูญญากาศเป็นฉนวน แต่สูญญากาศจะป้องกันการไหลของประจุได้อย่างไร เครื่องดูดฝุ่นไม่จำเป็นต้อง ไม่มีประจุที่สามารถเคลื่อนย้ายได้ในสุญญากาศนั่นคือสิ่งที่ทำให้ฉนวน)

ทั้งหมดนี้นำไปสู่แนวคิดที่สำคัญ เมื่อใดก็ตามที่เรานำลวดและต่อปลายรวมเข้าด้วยกันเพื่อก่อให้เกิดวงปิดเราได้สร้าง "สายพานขับที่มองไม่เห็น" ซึ่งเป็นประจุที่เคลื่อนย้ายได้ภายในลวดที่ไม่เคลื่อนที่ แทงขั้วแม่เหล็กเข้าไปในห่วงโลหะและประจุทั้งหมดของลวดจะเคลื่อนที่เหมือนล้อ มันเป็นสระว่ายน้ำรูปวงแหวนและถ้าเราดันน้ำเราสามารถทำให้น้ำเปลี่ยนเหมือนล้อมู่เล่ในขณะที่สระว่ายน้ำยังคงอยู่

FIFTH , กระแสจะไม่ย้อนกลับเนื่องจากกระแสไฟฟ้าไม่ได้ไหลของอิเล็กตรอน

โดยเฉพาะขั้วของประจุที่ไหลขึ้นอยู่กับชนิดของตัวนำ ใช่ในโลหะแข็งประจุที่เคลื่อนที่ได้คืออิเล็กตรอน แต่มีตัวนำจำนวนมากที่ไม่สามารถเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนได้ สิ่งที่อยู่ใกล้ที่สุดคือสมองและระบบประสาทของคุณ: การไหลของทั้งบวกและลบในทิศทางตรงกันข้ามไอออนโดยไม่มีอิเล็คตรอนไหลเลย น้ำเกลือ "อิเล็กโทรไลต์" รวมถึงพื้นดินและมหาสมุทรไม่ใช่ตัวนำอิเล็กตรอน

ตัวอย่าง Weirder: กรดเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเพราะพวกมันเต็มไปด้วย + H ไฮโดรเจนไอออนบวก อีกชื่อของไอออน + H คือ ... "โปรตอน" เมื่อคุณใส่แอมแปร์ลงไปในกรดกระแสไฟฟ้าจะไหลของโปรตอน (เฮ้ถ้ามีกระแสพื้นดินอยู่ในดินและดินมีสภาพเป็นกรดมากกว่ามีรสเค็มแล้วกระแสน้ำเหล่านั้นเป็นโปรตอนไหล!)

กล่าวอีกนัยหนึ่ง "แอมแปร์" สามารถไหลอิเล็กตรอนหรือโปรตอนไหลหรือโซเดียมบวกผ่านคลอไรด์เชิงลบไปในทางอื่น หรืออิเลกตรอนเร็วจะไปทางเดียวในประกายไฟในขณะที่ไอออนของไนโตรเจนช้าไปข้างหน้าหรือย้อนกลับขึ้นอยู่กับว่าพวกเขากำลัง pos หรือ neg ionized และในเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p กระแสไฟฟ้าไหลของ "ตาข่ายว่าง" ในคริสตัล! (ตำแหน่งที่ว่างแต่ละอันจะมีโปรตอนซิลิคอนมากเกินไปดังนั้นตำแหน่งที่ว่างแต่ละแห่งจะมีประจุบวกที่เป็นของแท้ "รู" เคลื่อนที่ด้วยการถ่ายโอนอิเล็กตรอน

ด้วยความซับซ้อนข้างต้นเราจะอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นภายในวงจรได้อย่างไร ง่าย: มันทำมาแล้วสำหรับเรา เราปกปิดค่าใช้จ่ายที่เคลื่อนไหวและไม่สนใจ เราไม่สนใจความเร็วการไหลและปริมาณของมัน เราไม่สนใจขั้วของพวกเขา แต่เราบวกค่าใช้จ่ายต่าง ๆ ทั้งหมดที่อาจอยู่ภายในตัวนำใด ๆ คำนวณอัตราการไหลรวมและเรียกว่า "แอมแปร์" ตัวนำของคุณเป็นท่อที่มีน้ำเกลือหรือไม่? วางแอมป์มิเตอร์แบบยึดติดไว้รอบ ๆ แล้วอ่านแอมแปร์ ความหนาแน่นของไอออนไม่สำคัญ ความเร็วไอออนนั้นไม่สำคัญและมันอาจเป็นท่อกรดที่เต็มไปด้วยโปรตอนแทนที่จะเป็นท่อน้ำทะเล แอมป์เป็นแอมป์

แอมแปร์เรียกอีกอย่างว่า "กระแสธรรมดา" หรือเพียงแค่ "กระแสไฟฟ้า"

สำคัญมาก: แอมแปร์ไม่ใช่การไหลของประจุ ตัวนำอาจมีแอมป์หนึ่งตัว แต่สิ่งนี้ไม่ได้บอกอะไรเราเกี่ยวกับค่าธรรมเนียมภายใน อาจมีประจุเล็กน้อยไหลเร็วหรือมีประจุจำนวนมากไหลช้า อาจมีประจุบวกกำลังเดินหน้าหรือถอยหลังไปข้างหลังหรือทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน (เช่นเดียวกับร่างกายมนุษย์ที่ได้รับกระแสไฟฟ้า DC) ทุกสิ่งนั้นถูกปกปิดไว้และสิ่งที่เราทิ้งไว้คือแอมแปร์ ... ปัจจุบันธรรมดา

ตกลงกลับไปที่ GND กับ COM กับ EARTH

"กราวด์" ทำให้สับสนเพราะคำนี้มักถูกใช้ผิด

ในวงจรเรามักจะเลือกขั้วแหล่งจ่ายไฟหนึ่งขั้วเพื่อเป็น "สามัญ" และเราเชื่อมต่อโวลต์มิเตอร์หนึ่งขั้ว มันไม่ได้ต่อสายดินดังนั้นเราไม่ควรเรียกมันว่า "กราวด์" (มันไม่ได้เชื่อมต่อกับสเตนเลสโลหะที่ถูกทำให้เป็นดิน!) แต่มันเป็นเพียงจุดดั้งเดิมสำหรับการอ่านค่าแรงดันไฟฟ้า มันเป็นข้อตกลงที่เงียบ! เนื่องจากแรงดันไฟฟ้านั้นมีความซับซ้อนในการวัดค่าแบบปลายคู่จึงทำให้สิ่งต่าง ๆ ง่ายขึ้นถ้าเราทำเป็นว่ามันเป็นแบบปลายเดี่ยว ดังนั้นขอโวลต์มิเตอร์สีดำของคุณนำไปสู่ ​​"วงจรทั่วไป" แล้วละเว้น

ตอนนี้ทำเป็นว่าหัววัดสีแดงบนโวลต์มิเตอร์ของคุณสามารถวัดแรงดันไฟฟ้าของเทอร์มินัลได้ แต่เทอร์มินัลไม่สามารถ "มีแรงดันไฟฟ้าได้!" ใช่แล้ว แต่เราแกล้งทำเป็นเงียบ ๆ ว่าพวกเขาทำ จุดใด ๆ ในวงจรสามารถมีแรงดันไฟฟ้า ... ที่เกี่ยวข้องกับจุดวงจรอื่น หากเรากำลังพูดถึงระดับความสูงเราสามารถวัดค่าของเราที่สัมพันธ์กับระดับน้ำทะเลได้เสมอจากนั้นไม่เคยพูดถึงระดับน้ำทะเลจากนั้นจึงแกล้งทำเป็นว่าวัตถุและตำแหน่งสามารถ "มีระดับความสูง" ได้จริงเมื่อเป็นไปไม่ได้

นักเรียนใหม่จะสับสนเมื่อเราพูดถึง "แรงดันไฟฟ้าของเทอร์มินัล" ที่จริงแล้วเราหมายถึง "แรงดันไฟฟ้าที่ปรากฏระหว่างขั้วกับวงจรทั่วไป" แต่มันมากเกินไปที่จะทำซ้ำตลอดเวลา เรากำลังพูดอย่างเงียบ ๆ ว่า "แรงดันไฟฟ้าระหว่างแรงดันระหว่าง" ในขณะที่พูดว่า "แรงดันไฟฟ้า ณ จุดนี้" หรือที่จุดอื่น ๆ ใช่แล้วนักเรียนใหม่ทุกคนเริ่มคิดว่าขั้วเดียวสามารถมีแรงดันไฟฟ้าได้

เป็นอุปทานขั้วลบวงจรเหมือนกัน? ใช่แล้ว ฉันเคยเห็นวิทยุเก่า ๆ ที่มีทรานซิสเตอร์ PNP และแรงดันลบที่มี "พื้นดินบวก" ขั้วบวกของแบตเตอรี่เป็นขั้วบวก การวัดทั้งหมดในแผนผังนั้นเป็นแรงดันลบ นอกเหนือจากวิทยุในปี 1950 สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในแมลงเต่าทอง VW เก่าและในรถจักรยานยนต์บางคัน ขั้วแบตเตอรี่บวกเชื่อมต่อกับแชสซีดังนั้น "ขั้วต่ออุปทาน" จึงเป็นขั้วลบ อย่าติดตั้งวิทยุติดรถยนต์ใน VW คันเก่าเพราะมันจะสั้นหรือติดไฟเมื่อคุณเปิดสวิตช์กุญแจ แหล่งจ่ายไฟถอยหลัง

สิ่งที่เราต้องทำคือกำจัดวิทยุ PNP-transistor ของญี่ปุ่นที่รวบรวมได้ทั้งหมดในปี 1950 ด้วง VW และมอเตอร์ไซค์ที่มีสายดินประกอบแล้ว Circuit Common จะเป็นขั้วอุปทานติดลบเสมอ ทีนี้เว้นแต่มันเป็นระบบเซ็นเซอร์อุตสาหกรรมแบบลอยตัวด้วยไฟฟ้าที่มีการผสมผสานของไฟ AC และวงจรแอมป์เสมือนพื้นดิน

แหล่งกำเนิดแรงดันมีทั้งขั้วลบและขั้วบวกและสร้างแรงดันไฟฟ้า (หรือความต่างศักย์) ระหว่างขั้วเหล่านั้น

ในการเริ่มต้นนักวิทยาศาสตร์ยุคแรกที่ศึกษากระแสไฟฟ้าไม่มีวิธีกำหนดสิ่งใดหากประกอบด้วยกระแสไฟฟ้าดังนั้นพวกเขาจึงประกาศว่าโดยพลการว่ากระแสไฟฟ้านั้นมีประจุเป็นบวกไหลออกมาจากขั้วบวกของแหล่งกำเนิดแรงดันไฟฟ้าผ่าน วงจรภายนอกและกลับไปที่ขั้วลบ ตอนนี้เราเรียกแนวคิดนี้ว่า "กระแสธรรมดา" และโดยทั่วไปนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรใช้แนวคิดนี้เมื่อพูดถึงกระแสปัจจุบัน

ตอนนี้เรารู้แล้วว่าในวัสดุส่วนใหญ่กระแสไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านโดยอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ เมื่อหลอดสูญญากาศได้รับการพัฒนาช่างเทคนิคหลายคนถูกสอนโดยใช้กระแสอิเล็กตรอนเนื่องจากการดำเนินงานภายในของหลอดสุญญากาศไม่สามารถอธิบายได้อย่างง่ายดายโดยใช้ Conventional Current น่าเสียดายที่อิเล็กตรอนมีชีวิตอยู่ในหลาย ๆ ที่ทำให้นักเรียนสับสนระหว่างกระแสธรรมดากับกระแสอิเล็กตรอน ฉันคิดว่ามันเป็นการดีที่สุดที่จะยึดติดกับ Conventional Current เนื่องจากเป็นสิ่งที่ชุมชนด้านเทคนิคและวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ใช้

"กราวด์" เป็นคำศัพท์ที่ใช้ในทางที่ผิดอย่างรุนแรงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ในการจ่ายไฟ AC และระบบเสาอากาศวิทยุบางตัว "กราวด์" จริงๆแล้วหมายถึง "การเชื่อมต่อกับโลก"

อย่างไรก็ตามในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ "กราวด์" เป็นเพียงฉลากที่เราติดอยู่ที่จุดหนึ่งในวงจรที่เราต้องการพิจารณา "Zero volts" (ที่เราใส่ตะกั่วมิเตอร์ดำเมื่อวัดแรงดันไฟฟ้าที่อื่น) มันจะเป็นการดีกว่าถ้าจะเรียกจุดนี้ว่า "การอ้างอิง" หรือ "ธรรมดา" แต่การใช้ "กราวด์" นั้นเป็นที่ยอมรับกันดีว่าเราติดอยู่กับมัน "กราวด์ / ธรรมดา" นี้ไม่มีพลังเวทย์มนตร์ - มันไม่ใช่อ่างอิเล็กตรอนที่ไม่มีที่สิ้นสุด - มันเป็นเพียงอีกจุดหนึ่งในวงจร

ทุกวันนี้ "กราวด์ / ทั่วไป" มักเป็นจุดลบมากที่สุดในวงจร แต่บางครั้งก็อาจเป็นจุดบวกมากที่สุด (ตระกูลตรรกะหนึ่งมีไว้เพื่อทำงานจาก -5 โวลต์ - มีพื้นเป็นบวก) ในวงจรเสียงจำนวนมาก "กราวด์ / ทั่วไป" เป็นจุดกึ่งกลางของแหล่งจ่ายไฟและเราพบว่าแรงดันไฟฟ้าทั้งบวกและลบในวงจร

ก่อนอื่น A และ B ของคุณผิดไป ให้แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุด A และ B ไม่ได้รับการยกเว้นว่าเป็น "แหล่งกำเนิด" ของกระแสหรือแรงดัน "แหล่งกำเนิด" ทั้งหมดที่คุณสามารถพูดได้ก็คือถ้าตัวนำถูกนำมาใช้เพื่อเชื่อมต่อ A และ B กระแสจะไหลระหว่าง A และ B ถ้าแรงดันไฟฟ้าระหว่าง A และ B เป็นบวกในโลหะสิ่งนี้จะอยู่ในรูปของอิเล็กตรอนที่ไหลจาก B ถึง A ในเซมิคอนดักเตอร์เช่นทรานซิสเตอร์ส่วนที่สองไม่ได้ (จำเป็น) จริงเนื่องจากกระแสอาจเกิดจากอิเล็กตรอนหรือขาดอิเล็กตรอน (หลุมซึ่งไหลในทิศทางอื่น)

ส่วนใหญ่การระบุ "พื้นดิน" กับ "โลก" เป็นอุบัติเหตุทางประวัติศาสตร์จริง ๆ และเกิดขึ้นจากการปฏิบัติที่ใช้โดย บริษัท จำหน่ายไฟฟ้าช่วงแรก ในคำศัพท์อเมริกันปัจจุบันกราวด์เป็นจุดอ้างอิงสำหรับการวัดแรงดันและกระแสในวงจรในขณะที่โลกคือการเชื่อมต่อกับแท่งที่ทุบลงไปที่พื้นจริง

การใช้พื้นดินทั่วไปมากขึ้นนั้นสืบทอดมาจากการฝึกฝนนี้และที่จริงแล้วมันยังคงมีความสำคัญในระบบที่ใช้พลังงานจำนวนมาก สำหรับระบบที่ใช้พลังงานต่ำโดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่สามารถต่อกราวด์ได้อย่างสมบูรณ์จากการเชื่อมต่อใด ๆ (ทางกายภาพหรือทางอื่น ๆ ) ไปยังโลกทางกายภาพ แต่วงจรไฟฟ้าหรืออิเล็กทรอนิกส์ใด ๆ ไม่ว่าจะอยู่ในระนาบหรือรถยนต์หรือแม้แต่ในอวกาศก็ต้องมีจุดอ้างอิงเริ่มต้นในการอธิบายแรงดันไฟฟ้าและกระแสและจุดอ้างอิงนั้นโดยทั่วไปจะเรียกว่าพื้น

มันเป็นไปได้อย่างสมบูรณ์แบบในการผลิตระบบไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าซึ่งเป็นลบอย่างต่อเนื่องเมื่อเทียบกับพื้นดิน (และพื้นดิน) ในขณะที่ไม่ได้ใช้อะไรมากไปกว่านี้ในยุค 70 และ 80 ตรรกะความเร็วสูงที่สุดในตระกูลคือ ECL ซึ่งใช้แรงดันไฟฟ้าพื้นฐาน -5.2 โวลต์ คอมพิวเตอร์เครย์นั้นเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เร็วที่สุดและพวกเขาใช้ ECL เกือบพิเศษและดึงกระแสไฟฟ้าออกมาจำนวนมากซึ่งผลิตโดย 5.2 โวลต์

ดังนั้นการเชื่อมต่อของพื้นดินและโลกจำเป็นเมื่อใด โดยทั่วไปเมื่อใดก็ตามที่คุณกำลังพูดถึงระบบที่เชื่อมต่อกับตารางไฟ AC หากคุณไม่ใส่ใจกับสิ่งนั้นคุณเสี่ยงต่อการฆ่าตัวตายหากคุณให้เส้นทางที่ไม่ตั้งใจเพื่อให้กระแสไหลไปโดยไม่ตั้งใจ สายไฟจะต้องมีการอ้างอิงถึงโลกเพื่อให้สิ่งต่าง ๆ เช่นการป้องกันฟ้าผ่าและดังนั้นการพิจารณาดังกล่าวจะต้องนำมาพิจารณา

แรงดันและกระแส

ในกระแสไฟฟ้ามีประจุเป็นบวก (โดยปกติคือโปรตอน) และประจุลบ (โดยปกติคืออิเล็กตรอน

เมื่อวัตถุหนึ่งถูกประจุบวกและอีกวัตถุถูกประจุลบก็จะมีสนามไฟฟ้าสถิต นี่คือแรงดันไฟฟ้าหรือความเป็นไปได้ที่ประจุจะสามารถเคลื่อนที่ได้โดยสนามไฟฟ้าสถิต

หากตัวนำบางประเภทถูกใส่ระหว่างสองกระแสจะไหล นี่อาจเป็นอิเล็กตรอนที่มีต่อโปรตอน (เช่นในสายที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่) หรือโปรตอนไปยังอิเล็กตรอน (เช่นในหลอดไฟนีออน) หรือทั้งสองไหลในทั้งสองทิศทาง

กราวด์ / Earth / 0V / Common

พื้นดินและโลกส่วนใหญ่มาจากไฟฟ้ากระแสสลับ พวกมันถูกใช้แทนกันได้ในปัจจุบัน ในการจ่ายพลังงานไฟฟ้ากระแสสลับให้คุณเชื่อมต่อวงจรด้านใดด้านหนึ่งเข้ากับกราวด์ / ดิน / เทอร์เรล

0V เข้ามาใช้เพราะมันง่าย หากคุณมีแบตเตอรี่ขนาด 6 โวลต์คุณจะตั้งชื่อขั้วแต่ละขั้วว่าอะไรหากคุณต้องการให้ชื่อมีแรงดันไฟฟ้าด้วย + 6V และ 0V ดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ง่ายที่สุด + (6V) และ - (6V) สามารถใช้เป็นด้านบวกและด้านลบของความต่างศักย์ 6V - แต่นั่นอาจสร้างความสับสนและผู้คนอาจคิดว่าศักยภาพระหว่างพวกเขาคือ 12V หรือศักยภาพจากคนหนึ่งสู่โลก คือ 6V และอื่น ๆ -6V เป็นต้น

สามัญนั้นแตกต่างกันอีกครั้งและเข้ามามีความหมายกับการสื่อสาร หากคุณกำลังส่งสัญญาณผ่านสายหนึ่งเส้นใครก็ตามที่อ่านสัญญาณนั้นจำเป็นต้องวัดแรงดันไฟฟ้าระหว่างเส้นลวดและการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าจุด 'ทั่วไป' ที่ตกลงกันไว้

ฉันไม่ใช่ EE จากสิ่งที่ฉันเข้าใจ: แรงดันไฟฟ้าคืออคติในศักยภาพระหว่างขั้วสองขั้วซึ่งสร้างการไหลของอิเล็กตรอนผ่านตัวนำตัวนำเซมิคอนดักเตอร์หรือโหลด อิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบไปยังขั้วบวกส่วนใหญ่ คำว่า GND, COM เป็นคำที่เกี่ยวข้องและไม่เหมือนกับ 0Vdc เสมอไป

สมมติว่าวงจรมีเทอร์มินอล: A) + 5Vdc B) 0Vdc C) + 10Vdc D) + 24Vdc
ดังนั้นพื้นสำหรับเทอร์มินัลทั้งหมดคือ A) 0Vdc อิเล็กตรอนจะไหลจาก B ถึง A (5v) และ B ถึง C (10v ) และ B ถึง D (24v) แต่ + 5Vdc ถือได้ว่าเป็นขั้วทั่วไปสำหรับทั้ง C และ D: เนื่องจากอิเล็กตรอนสามารถไหลจาก A ถึง C (5v) และ A ถึง D (19v)

บางวงจรมีเทอร์มินัลนี้ (เช่น ATX PSU) A) -5vdc B) -12vdc C) 5vdc D) 12vdc แก้ไข: E) 0vdc ขั้วแรงดันไฟฟ้าต่ำใด ๆ สามารถเรียกกราวด์สำหรับขั้วแรงดันไฟฟ้าสูง ๆ

ฉันมักแยก dc Psu 0v การอ้างอิงของฉันออกจากกราวด์ / โลก ac ของฉันเพื่อหลีกเลี่ยงสัญญาณรบกวน ac ในวงจร dc จากนั้นฉันจะปกป้องทั้ง + และ -dc โดยใช้บริดจ์กลับไปที่กรณี ac ของ ac ที่ถูกแนะนำโดยไม่ตั้งใจให้เป็น dc โดยไม่ได้รับการป้องกันจากพื้นดิน / ดิน มันเป็นวิธีการที่ไม่ปลอดภัยที่ช่วยป้องกัน pnp, npn, ผู้คนและอุปกรณ์ต่างๆ ไม่มีควันหรือเรียบเป็นเพียงอุปกรณ์ป้องกันที่จะสะดุดต่อไปจนกว่าความผิดจะได้รับการแก้ไข ฉันจะตรวจสอบระบบที่สมบูรณ์ผ่านโวลต์ฟรี aux / no / nc เพื่อตรวจสอบว่ามันอยู่ในตรรกะหรือการเดินสายและตรวจสอบว่ามันเกิดขึ้นที่เหตุการณ์ตรรกะหรือทางกายภาพ ฉันโทษผู้เขียนโปรแกรมหรือวิศวกรของฉัน จากเก้าครั้งที่ฉันต้องไปและทำให้ถูกต้องตัวเอง