ทำไมฉันต้องมีกราวด์เมื่อทำการจำลองวงจร ฉันคิดว่าแรงดันไฟฟ้านั้นสัมพันธ์กันระหว่างสองโหนด!

อิเล็กทรอนิกส์เป็นสิ่งใหม่สำหรับฉัน

ฉันใช้วงจรพื้นฐานที่สุดที่ฉันสามารถนึกได้: แหล่งกำเนิดแรงดัน 1V และตัวต้านทาน 1 โอห์ม

เท่าที่ฉันเข้าใจฉันควรได้รับกระแสของ (I = V / R) 1 แอมแปร์ แต่การจำลองไม่ได้ให้ทางออกและบอกว่าฉันควรมีเหตุผล

ทำไมฉันถึงต้องมีสายดินถ้าฉันมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ให้ความต่างศักย์จากทั้งสองด้าน

ฉันแนบวงจร:

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

คุณถูกต้องอย่างแน่นอน: แรงดันไฟฟ้าถูกกำหนดไว้ระหว่างสองโหนดเท่านั้น

ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากมีแหล่งจ่ายไฟแรงดันคงที่ที่เชื่อมต่อกับหลายส่วนของวงจร ตามแบบแผนขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟจะมีป้ายกำกับว่า "V +" หรือ "Vcc" หรือ ...

ตามแบบแผนยิ่งขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟเรียกว่า "กราวด์"

จากการประชุมเรามักจะไม่วาด V + net หรือ ground net ในแผนภาพวงจร แต่เราเชื่อมโยงสิ่งต่าง ๆ กับสัญลักษณ์ V + หรือกับสัญลักษณ์ภาคพื้น

และในที่สุดโดยการประชุมเมื่อใดก็ตามที่เราพูดถึงแรงดันไฟฟ้าณจุดใด ๆ ในวงจรเรากำลังพูดถึงแรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดนั้นกับพื้นดินโดยปริยาย

เครื่องมือจำลองสถานการณ์ของคุณเป็นเพียงการเคารพการประชุมครั้งสุดท้าย ดังนั้นจึงต้องมีการอ้างอิงสุทธิที่เรียกว่าพื้นดิน

* หรือประมาณบางส่วน

คำถามเฉพาะคือ:

เท่าที่ฉันเข้าใจฉันควรจะได้รับการรักษา (I = V / R) 1 Amper แต่การกระตุ้นไม่ได้ให้ทางออกและฉันควรมีเหตุผล

ทำไมฉันถึงต้องมีสายดินถ้าฉันมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ให้ความต่างศักย์จากทั้งสองด้าน

มันลงมาเพื่อทำงานของเครื่องจำลอง ตัวจำลองต้องการจุดอ้างอิงและจุดอ้างอิงนี้ถูกกำหนดโดยสัญลักษณ์ GND ภายในเครื่องยนต์จะกำหนดสมการของระบบและการตอบสนองต่อการอ้างอิงนี้

ข้อ จำกัด นี้ไม่มีอยู่จริงในโลกแห่งความเป็นจริงเพราะวิชาฟิสิกส์

โดยปกติแล้วมันจะสันนิษฐานว่าด้านลบ (-) ของผู้ผลิตไฟฟ้าคือ 0V ดังนั้นหากคุณเชื่อมต่อกราวด์กับด้านลบนั่นจะเป็น 0 V. และด้านบวก (+) จะเป็น 1V (GND + ความแตกต่าง = 0 + 1 = 1) V

หากคุณวางพื้นที่ด้านบวกด้านลบจะเป็น -1V

คุณพูดถูก โหนด "เอาท์พุท" ไม่สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าได้เว้นแต่จะมีการบอกจุดอื่นเพื่อเปรียบเทียบ นั่นคือจุดประสงค์เดียวของจุด "พื้นดิน"

หากคุณไม่ได้ขอให้วัดแรงดันไฟฟ้าคุณอาจคิดว่าอย่างน้อยก็สามารถวัดกระแสไฟฟ้าที่โหนด แต่ SW ต้องการคำนวณแรงดันไฟฟ้าเพื่อคำนวณกระแสดังนั้นมันจึงจำเป็นต้องมีจุดอ้างอิงภาคพื้นดินสำหรับการคำนวณของมันเอง

ทำไมฉันถึงต้องมีสายดินถ้าฉันมีแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ให้ความต่างศักย์จากทั้งสองด้าน

เหตุผลก็คือคุณอธิบายวงจรได้อย่างไร คุณถูก. แรงดันไฟฟ้าทั้งหมดข้าม 2 จุด ไม่มีสิ่งเช่น "สิ่งที่แรงดันไฟฟ้าที่จุด IN" คุณสามารถบอกได้ว่า "แรงดันไฟฟ้าระหว่างเข้าและออก" คืออะไร

ดังนั้นเพื่อลดความซับซ้อนของการพูดคุย (และการคิด) เกี่ยวกับวงจรจึงเป็นเรื่องธรรมดาที่จะประกาศบางสิ่งบางอย่างในวงจรว่า "นี่คือศูนย์" และเรียกมันว่า "กราว" คุณสามารถพูดว่า "แรงดันไฟฟ้าที่ IN คือ 1V" แต่สิ่งที่คุณหมายถึงคือแรงดันไฟฟ้าระหว่างพื้นดินกับ IN คือ 1V

เป็นที่คาดหวังว่าเครื่องมือจำลองจะไม่ทำงานหากไม่ได้รับการทดสอบ มันแสดงแรงดันไฟฟ้า "ที่จุด" ไม่ใช่ "ระหว่างจุด" หากไม่ตั้งค่าจุดกราวด์คุณจะไม่สามารถแสดงผลลัพธ์ด้วยวิธีนี้ดังนั้นจึงไม่มีประโยชน์ที่จะเรียกใช้การจำลองเลย

ฉันสงสัยว่ามีตัวจำลองบางตัวที่ใช้งานได้ มันไม่ได้เป็นปัญหาทางเทคนิคมันเป็นปัญหาของวิธีการแสดงผลลัพธ์

ที่จริงแล้วคุณไม่จำเป็นต้องมี "พื้นดิน" สิ่งที่คุณต้องการคือการเชื่อมต่อระหว่างด้านล่างของตัวต้านทานและขั้วต่อด้านล่าง (ลบ) ของแหล่งจ่ายแรงดัน ในเครื่องจำลองจะทำโดยรายการการเชื่อมต่อ หากทั้งสองเชื่อมต่อกับท่อน้ำด้านบนของขดลวดเทสลา, กระแสไฟ AC 220 โวลต์, ด้านบนของเครื่องกำเนิด Van De Graf หรือว่าวของเบนแฟรงคลินกระแสในตัวต้านทานที่คำนวณโดยเครื่องจำลองจะเหมือนกัน .

ดังนั้นกลับไปที่ตัวจำลองของคุณและตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการเชื่อมต่อกับจุดสองจุดที่แตกต่างกันในแหล่งจ่ายแรงดันและจุดที่แตกต่างกันสองจุดบนตัวต้านทาน

โปรดจำไว้ว่า: ความต้านทานไม่มีประโยชน์!

ฉันจะพยายามตอบคำถามของคุณในด้านคณิตศาสตร์อย่างเคร่งครัด .. คุณจะเข้าใจว่าทำไมคนยากจนที่เรียกว่าตัวจำลองไม่สามารถหาคำตอบได้ที่นี่

วงจรของคุณมีดังนี้

ให้โทรไปยังเทอร์มินัล A ด้านบนและด้านล่างหนึ่ง B ดังแสดงในรูป

$V_A - V_B = 1V$

เรายังรู้จากด้านตัวต้านทานว่า

$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$

ความแตกต่างของแรงดันและกระแสทั้งหมดยังคงถูกกำหนด .. แต่แรงดันสัมบูรณ์ไม่ได้ ..

สำหรับแรงดันไฟฟ้าสัมบูรณ์ที่จะกำหนด (และสำหรับตัวจำลองการโยนโซลูชัน) คุณต้องมีการอ้างอิง การอ้างอิงนั้นมักจะถูกเลือกเป็นพื้นดิน

$V_A$$V_B$ จะมีวิธีแก้ปัญหาเฉพาะอยู่

$V_B=0$

$V_A=1$$V_B$ให้กับแรงดันไฟฟ้าอื่น ๆ

คิดถึงสถานการณ์ที่ง่ายกว่านี้:

ให้บอกว่ามีอาคาร 20 ชั้น (สมมติว่าแต่ละชั้นสูง 10 ฟุต) และสมมติว่าคุณกำลังยืนอยู่บนชั้น 12 ของอาคาร

หากมีคนถามคุณว่าคุณยืนสูงแค่ไหน ..

คำตอบของคุณคืออะไร

120 ฟุต คุณแน่ใจไหม ?

ถ้าอาคารอยู่บน Mt.Everest (ซึ่งอยู่ห่างจากระดับน้ำทะเล 29000 ฟุต)

แม้ว่าคุณสามารถพูดได้ว่าจากชั้น 0 ถึงคุณ .. ความแตกต่างคือ 120 ฟุต แม้ว่าคุณสามารถพูดได้ว่าจากชั้น 1 ถึงคุณ .. ความแตกต่างคือ 110 ฟุต
คุณไม่สามารถกำหนดความสูงสัมบูรณ์ของคุณได้เว้นแต่คุณจะทราบว่าคุณวัดจากที่ใด

หากคุณกำลังสร้างอยู่บน Mt.Everest และการอ้างอิงของคุณคือระดับน้ำทะเล ความสูงที่คุณยืนคือ 29000 ฟุต + 120 ฟุต

หากอย่างไรก็ตามการอ้างอิงของคุณคือชั้นที่ 0 ความสูงคือ 120 ฟุต

ฉันหวังว่าคุณจะเข้าใจความยากลำบากที่เครื่องจำลองกำลังเผชิญอยู่

จำลองด้านล่างสองวงจรแล้วคุณจะเข้าใจสิ่งที่ฉันกำลังพูดถึง ..

1. Zeroth floor เป็นข้อมูลอ้างอิง:

2. ระดับน้ำทะเลเป็นข้อมูลอ้างอิง:

ดีที่สุด !!

จริงๆแล้วมีสองเหตุผล

ครั้งแรกมันเป็นการจำลอง ในโลกแห่งความเป็นจริงถ้าคุณเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 1 V (ที่มีความจุกระแสไฟสูง (ซึ่งหมายถึงแหล่งแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพไม่ใช่แบตเตอรี่ประเภท AA ทั่วไป)) กับตัวต้านทาน 1 โอห์มคุณจะได้รับ 1 A แน่นอนโดยไม่ต้องต่อสายดิน

แต่..

ประการที่สองมันถูกใช้ในโลกแห่งความเป็นจริงเพื่อสร้างแรงดันลบ และผู้จำลองต้องการที่จะรู้ว่าคุณกำลังพยายามทำอะไรอยู่ หากคุณกราวด์ด้านลบของแหล่งพลังงานวงจรจะเท่ากันเนื่องจากคุณไม่ได้ต่อกราวด์ (เกือบเท่ากัน) แต่ถ้าคุณต่อด้านบวกของแหล่งพลังงานแม้ว่าฟังก์ชันของวงจรจะไม่เปลี่ยนการวัดในวงจร จะและที่จะสร้างความแตกต่าง

ในตัวอย่างแรกเมื่อคุณต่อสายดินส่วนล่าง (- สิ้นสุด) คุณใช้ 1 V และ 0 โวลต์ (กราวด์) ความแตกต่างคือ 1 V และกระแสคือ 1 A แต่ในตัวอย่างที่สองเมื่อคุณต่อสายดิน (+ end) คุณจะ มี -1 V ที่ด้านล่างและ 0 โวลต์อยู่ด้านบนความแตกต่างคือ 1 V และปัจจุบันคือ 1 Amper วงจรทั้งสองทำงานในลักษณะเดียวกัน แต่การวัดคือ +1 ถึง 0 เทียบกับ 0 ถึง -1 และพวกมันต่างกัน ดังนั้นเครื่องมือจำลองจะขอให้คุณตัดสินใจเลือกสิ่งที่คุณต้องการจะขุด