C'est peut-être juste que je n'ai pas de diplôme en génie électrique ou électronique, mais toute la notion de «terre» et de «terre», lorsqu'elle est utilisée dans les schémas de circuits électriques (en particulier les circuits intégrés), est extrêmement déroutante. Je suppose que toute la notion de current«venir de» la borne positive (qui est souvent la façon dont le courant semble être décrit) me semble rétrograde et trompeuse, étant donné la description mécanique quantique du courant électrique en tant que flux d'électrons. Donc, je voudrais juste clarifier ma compréhension des choses.
Tout d'abord ... pour m'assurer que ma compréhension de la tension et du courant est correcte. En supposant un contexte de courant continu (je comprends que les choses sont plus complexes lors de l'utilisation de courant alternatif, et je comprends qu'il est possible d'avoir la terre à une borne positive dans certains systèmes et des choses comme ça.)
A. La borne positive d'un circuit crée la tension. La tension est un potentiel , donc étant donné que ce sont les ions positifs dans, disons, une batterie, qui sont généralement fixés en place, il est logique que la borne + d'un circuit crée une tension.
B. La borne négative d'un circuit est celle qui fournit le courant. Le courant est le flux d'électrons, et ce flux est dirigé vers la borne qui crée le potentiel de courant.
En supposant que ces affirmations sont vraies ... alors pourquoi le terme "masse" (principalement) ou parfois le symbole de "terre" est-il si largement utilisé dans les schémas électriques? Pourquoi est-ce la terre ou la terre, plutôt qu'une simple borne négative, ou une borne 0V, ou peut-être juste une borne "commune"? L'utilisation de la terre ou du symbole de la terre, en particulier dans les schémas de circuits intégrés (qui ne sont pas nécessairement utilisés dans des circuits qui peuvent même être "mis à la terre" à distance à la terre ... comme dans un avion ou un vaisseau spatial, ou même n'importe quel nombre de systèmes isolés et isolés qui ne peuvent pas être directement connectés à la terre), est extrêmement déroutant pour moi.
S'agit-il simplement d'une vieille convention qui n'a jamais été rompue? La terre (la borne GND) ou le symbole de la terre dans un schéma de circuit est-il juste une chose qui se fait, parce que c'est toujours comme ça que c'est fait? Parce que c'est comme ça qu'on a toujours enseigné? Cela signifie-t-il vraiment une borne négative ou une borne à partir de laquelle les électrons coulent? Quand l'utilisation d'une terre littérale, un point où un circuit se connecte réellement à la terre littérale, est-elle réellement requise? Il semble clair que tous les circuits, comme un circuit intégré, n'ont pas réellement besoin d'une connexion littérale à la terre pour fonctionner.
Eh bien, désolé si c'est une question étrange, cependant, comme je joue de plus en plus avec l'électronique, et puisque j'alimente la plupart de mes petits projets avec des piles, tout ce concept me semble étrange et déroutant ... il n'y a pas de littéral "masse" ou "terre" impliquée dans le circuit. Uniquement les bornes de la batterie et les composants électroniques.
Réponses:
Problèmes:
Premièrement , les courants ne "proviennent" pas de la borne positive. C'est une idée fausse très courante, appelée «erreur séquentielle» dans les manuels scolaires de l'école primaire. Le problème de base est que les fils ne sont pas comme des tuyaux vides. Et, l'alimentation ne les remplit pas. Au lieu de cela, les fils sont déjà pré-remplis de charge, de sorte que les courants apparaissent toujours partout dans un circuit, tous en même temps. ("Courant" signifie flux de charges. Lorsqu'un cercle de charges mobiles commence à couler, "courant" apparaît dans l'anneau entier. C'est la règle de base du circuit.)
En d'autres termes, les circuits électriques se comportent comme des roues et des ceintures. De la même manière, le métal d'une chaîne de vélo ne «vient pas» d'un endroit particulier sur le pignon. Il ne "démarre" pas à un moment donné. Au lieu de cela, le cercle entier est fait de chaîne. De plus, toute la chaîne était là avant toute alimentation électrique. Avec les chaînes de vélo, quand une force est appliquée, tout tourne. Avec les circuits, lorsqu'une différence de potentiel est appliquée, toutes les charges mobiles à l'intérieur de l'anneau (à l'intérieur du circuit), elles commencent toutes à se déplacer comme une unité, comme une chaîne solide dans un cercle complet. Mais ces charges étaient déjà à l'intérieur des fils avant que toute batterie ne soit connectée. Les fils sont comme des tuyaux remplis d'eau.
Deuxièmement, le potentiel électrique ne peut exister qu'entre deux points, et un seul point sur un circuit n'a jamais "de tension". Cela est vrai parce que la tension est un peu comme l'altitude: un objet ne peut pas "avoir d'altitude", car la hauteur ne peut être mesurée qu'entre deux points. Il est inutile de discuter de la hauteur ou de la longueur ou de l'altitude d'un objet. Altitude au dessus de quoi? Au-dessus du sol? Au-dessus du sol à l'extérieur du bâtiment? Altitude au-dessus du centre de la Terre? Tout objet aura une infinité d'altitudes en même temps!
La tension a exactement le même problème: une borne ne peut avoir "qu'une tension" par rapport à une autre borne. La tension agit comme la longueur: la tension et la longueur sont des mesures à double extrémité. En d'autres termes, une borne d'un circuit a toujours plusieurs tensions différentes en même temps, selon l'endroit où nous plaçons l' autre fil du compteur.
Troisièmement , dans les circuits, la force motrice est fournie par les bornes d'alimentation positive et négative, les deux en même temps. Et, le plus important: le chemin du courant passe par l'alimentation. Les alimentations sont des courts-circuits. Une alimentation électrique idéale agit comme une résistance de zéro ohm. Pensez-y: dans une bobine dynamo, les charges traversent la bobine et en ressortent. Le fil a une très faible résistance. Même chose avec les batteries: le chemin du courant passe par la batterie et revient en arrière. Les plaques de batterie sont court-circuitées par un électrolyte très conducteur.
Exemple:
Voici une description correcte d'une lampe de poche. Les charges commencent à l'intérieur du filament de tungstène. Lorsque l'interrupteur est fermé et que le circuit est terminé, une extrémité du filament se charge positive, l'autre négative. Cela oblige les propres charges du filament à commencer à couler. Les charges se déplacent hors du filament et dans un fil, tandis que dans le même temps, plus de charges entrent dans l'autre extrémité du filament. Ces charges sont fournies par les fils métalliques (et, avant de mettre l'interrupteur sous tension, tous les conducteurs étaient déjà pleins de charges mobiles.) En continuant, les charges qui étaient dans le filament s'écouleront dans un fil, se déplaceront lentement vers la batterie (cela prend des minutes ou des heures pour y arriver), puis traversez la batterie et reculez. Ils sortent de l'autre borne de la batterie, refluer à l'autre extrémité du filament, puis ils finissent là où ils ont commencé. Un "circuit complet". Les charges sont comme une courroie d'entraînement, ou comme une roue rotative ou une chaîne de vélo. La batterie pousse les charges, mais elle ne fournit pas les charges. Le cuivre et le tungstène fournissent les charges qui circulent dans le circuit de la lampe de poche. Les charges se déplacent assez lentement, mais comme elles commencent toutes à bouger en même temps, l'ampoule s'allume instantanément, même si les fils sont assez longs.
Quatrièmement: tous les ions positifs à l'intérieur d'une batterie sont extrêmement mobiles . Ils ne sont certainement pas verrouillés. S'ils l'étaient, les batteries seraient des isolateurs et ne fonctionneraient pas. Certaines batteries sont basées sur le flux d'ions positifs dans un sens et d'ions négatifs dans l'autre. Les batteries au plomb sont différentes. Dans l'acide, seuls les protons circulent. Les acides sont des conducteurs de protons.
Mais attention: les batteries donnent une complexité supplémentaire qui peut faire dérailler une explication.
Au lieu de cela, remplacez votre batterie de lampe de poche par une grosse bobine et un supermagnet. Connectez-le à l'ampoule. Poussez le supermagnet dans la bobine, et l'ampoule clignote brièvement. D'où viennent les accusations? Comment un aimant mobile peut-il créer des charges? CE N'EST PAS. Les dynamos et les batteries sont des pompes de charge. L'aimant mobile force les propres charges du fil à se déplacer. (Une pompe ne fournit pas la matière pompée!) L'aimant mobile provoque un courant, car il applique une force de pompage EM aux charges mobiles déjà à l'intérieur du métal.
Mauvais conducteur. Mauvais!
Voici une clarification. De nombreux manuels d'introduction ne donnent pas la bonne définition de «chef d'orchestre». Totalement faux et extrêmement trompeur. Ils vous apprendront que les conducteurs "laissent passer les charges" (ou qu'ils font passer l'électricité ou le courant). Non. Les conducteurs ne sont pas comme des tuyaux creux. Les conducteurs ne sont pas transparents à l'électricité. Au lieu de cela, «conducteur» signifie «un matériau qui est plein de charges mobiles». Les conducteurs sont comme des réservoirs remplis d'eau. Ils sont comme des aquariums ou des tuyaux pré-remplis. Les conducteurs obéissent à la loi d'Ohm: lorsque nous appliquons une différence de tension aux extrémités d'un fil, le flux de charges dépend de la résistance du fil, I = V * R. Ce sont les propres charges du fil qui font couler. Pensez-y: l'air est un isolant, même le vide est un isolant, mais comment le vide peut-il bloquer le flux des charges? Le vide n'en a pas besoin. Il n'y a pas de charges mobiles dans le vide, c'est ce qui le rend isolant.)
Tout cela conduit à un concept important. Chaque fois que nous prenons un morceau de fil et accrochons les extrémités ensemble pour former une boucle fermée, nous avons créé une "courroie d'entraînement invisible", une boucle de charge mobile à l'intérieur du fil immobile. Insérez un pôle magnétique dans la boucle métallique et toutes les charges du fil se déplaceront comme une roue. C'est une piscine en forme d'anneau, et si nous poussons sur l'eau, nous pouvons faire tourner toute l'eau comme un volant, tandis que la piscine elle-même reste immobile.
CINQUIÈME , les courants ne sont pas inverses, car les courants électriques ne sont pas des flux d'électrons.
Plus précisément, la polarité des charges en circulation dépend du type de conducteur. Oui, dans les métaux solides, les charges mobiles sont des électrons. Mais il existe un grand nombre de conducteurs où aucun électron ne peut se déplacer. Les plus proches sont votre cerveau et votre système nerveux: des flux simultanés d'ions positifs et négatifs dans des directions opposées, sans aucun flux d'électrons. L'eau salée, les "électrolytes" dont le sol et les océans ne sont pas des conducteurs d'électrons.
Exemple plus étrange: les acides sont conducteurs car ils sont pleins d'ions d'hydrogène + H positifs. Un autre nom pour un ion + H est ... "le proton". Lorsque vous mettez de l'ampère dans l'acide, le courant est un flux de protons. (Hé, s'il y a des courants au sol dans la saleté, et que la saleté est acide plutôt que salée, alors ces courants sont des flux de protons!)
En d'autres termes, les "ampères" peuvent être des électrons circulant, ou des protons circulant, ou du sodium positif passant par le chlorure négatif dans l'autre sens. Ou, des électrons rapides allant dans un sens dans une étincelle, tandis que les ions azotés lents avancent ou reculent selon qu'ils sont pos ou nég ionisés. Et dans les semi-conducteurs de type p, le courant est un flux de "lacunes de réseau" dans le cristal! (Chaque vacance expose un excès de proton de silicium, de sorte que les lacunes portent chacune une véritable charge positive. Les "trous" se déplacent par transfert d'électrons, mais chaque trou est vraiment chargé positivement.)
Avec toute la complexité ci-dessus, comment pouvons-nous éventuellement décrire ce qui se passe à l'intérieur des circuits? Facile: c'est déjà fait pour nous. Nous couvrons les frais de déménagement et les ignorons. Nous ignorons leur débit et leur quantité. Nous ignorons leur polarité. Au lieu de cela, nous additionnons toutes les différentes charges qui pourraient se trouver à l'intérieur de n'importe quel conducteur, calculons le débit total et appelons cela des "ampères". Votre conducteur est-il un tuyau plein d'eau salée? Mettez un ampèremètre à pince autour de lui et lisez les ampères. La densité ionique n'a pas d'importance. La vitesse des ions n'a pas d'importance, et il pourrait même s'agir d'un tuyau d'acide plein de protons, au lieu d'un tuyau d'eau de mer. Les amplis sont des amplis.
Les ampères sont également appelés «courant conventionnel» ou simplement «courant électrique».
Très important: les ampères ne sont pas un flux de charge. Un conducteur peut avoir un ampli, mais cela ne nous dit rien sur les charges à l'intérieur. Il pourrait y avoir quelques charges qui coulent rapidement ou beaucoup de charges qui coulent lentement. Il pourrait y avoir des charges positives vers l'avant, ou nég vers l'arrière, ou les deux en même temps (comme avec les corps humains recevant un choc électrique CC). courant conventionnel.
OK, revenons à GND contre COM contre EARTH.
"Ground" prête à confusion car le mot est presque toujours mal utilisé.
Dans les circuits, nous choisissons presque toujours une borne d'alimentation comme «commune» et nous y connectons un fil de voltmètre. Il n'est pas mis à la terre, donc nous ne devrions vraiment pas l'appeler "masse" (il n'est pas connecté à un piquet métallique enfoncé dans la saleté!) Au lieu de cela, c'est juste le point traditionnel pour faire des lectures de tension. C'est un accord silencieux! Comme les tensions sont des mesures compliquées à double extrémité, les choses sont simplifiées si nous prétendons qu'elles sont à une seule extrémité. Alors, branchez votre fil noir de voltmètre au "circuit commun", puis ignorez-le.
Imaginez maintenant que la sonde de couleur rouge de votre voltmètre peut réellement mesurer la TENSION D'UN TERMINAL. Mais les bornes ne peuvent pas "avoir de tension!" Oui, c'est vrai. Mais nous prétendons en silence qu'ils le font. Tout point du circuit peut avoir une tension ... par rapport à un autre point du circuit. Si nous parlions d'altitudes, nous pourrions toujours faire nos mesures par rapport au niveau de la mer, puis ne jamais mentionner le niveau de la mer, puis prétendre que les objets et les emplacements peuvent "avoir une altitude", alors qu'en réalité c'est impossible.
Ainsi, les nouveaux étudiants sont confus lorsque nous discutons de la «tension d'une borne». En fait, nous voulions dire «la tension qui apparaît entre une borne et le circuit commun». Mais c'est trop pour répéter tout le temps. Nous disons silencieusement «tension entre, tension entre», tout en disant «tension à cet endroit» ou à cet autre endroit. Oui, alors tous les nouveaux étudiants commencent à penser qu'une seule borne peut avoir une tension.
La borne d'alimentation négative est-elle commune au circuit? Oui, généralement. J'ai vu de très vieilles radios avec des transistors PNP, et une tension d'alimentation négative avec une "masse positive". La borne positive de la batterie est le circuit commun. Toutes les mesures dans le schéma sont des tensions négatives. Outre les radios des années 50, la même chose se produit dans les vieilles VW Beetles et dans certaines motos. La borne positive de la batterie est connectée au châssis, donc la "borne d'alimentation" est la borne négative. N'installez pas un autoradio normal dans une vieille VW, car il court-circuitera ou prendra feu lorsque vous mettrez le contact. L'alimentation était à l'envers.
Tout ce que nous devons faire, c'est nous débarrasser de toutes les radios japonaises à transistors PNP des années 50, des coccinelles VW et des motos à masse positive, puis Circuit Common sera toujours et pour toujours la borne d'alimentation négative. Eh bien, à moins qu'il ne s'agisse d'un système de capteur industriel étrange et flottant électriquement avec un mélange de courant alternatif et de circuits d'ampli-op au sol virtuel.
la source
Une source de tension a des bornes à la fois négatives et positives et produit une tension (ou une différence de potentiel) entre ces bornes.
Dans The Beginning, les premiers scientifiques qui étudiaient l'électricité n'avaient aucun moyen de déterminer ce qui, le cas échéant, comprenait un courant électrique, ils ont donc déclaré quelque peu arbitrairement que le courant était un flux de charge positive, qui s'écoulait de la borne positive de la source de tension, à travers le circuit externe, et retour à la borne négative. Nous appelons maintenant ce concept «courant conventionnel», et les scientifiques et les ingénieurs utilisent généralement ce concept lorsqu'ils discutent du flux de courant.
Nous savons maintenant que, dans la plupart des matériaux, le courant est en fait transporté par des électrons chargés négativement. Lorsque les tubes à vide ont été développés, de nombreux techniciens ont appris à utiliser le courant électronique, car le fonctionnement interne d'un tube à vide ne peut pas être facilement décrit à l'aide du courant conventionnel. Malheureusement, le courant électronique persiste dans de nombreux endroits, ce qui crée une confusion entre les étudiants entre le courant conventionnel et le courant électronique. Je pense qu'il est préférable de s'en tenir au courant conventionnel, car c'est ce que la plupart de la communauté technique et scientifique utilise.
«Ground» est un terme très mal utilisé en électronique.
Dans la distribution de courant alternatif et certains systèmes d'antennes radio, "Terre" signifie vraiment "une connexion à la Terre".
Cependant, dans la plupart des appareils électroniques, "Ground" n'est qu'une étiquette que nous collons sur un point du circuit que nous souhaitons considérer comme "Zero volts" (où nous mettons le fil noir du compteur lorsque nous mesurons des tensions ailleurs). Il serait préférable d'appeler ce point «référence» ou «commun», mais l'utilisation de «terrain» est si bien établie que nous sommes coincés avec. Ce "sol / commun" n'a pas de pouvoirs magiques - ce n'est pas un puits infini d'électrons - c'est juste un autre point du circuit.
De nos jours, "masse / commun" est généralement le point le plus négatif du circuit, mais il peut parfois être le point le plus positif (une famille logique est destinée à fonctionner à partir de -5 volts - là, la terre est positive). Dans de nombreux circuits audio, "masse / commun" est le point milieu de l'alimentation, et nous trouvons des tensions positives et négatives dans le circuit.
la source
Tout d'abord, vos A et B sont tout simplement faux. Étant donné une tension entre les points A et B, ni l'un ni l'autre n'est privilégié en tant que «source» de courant ou «source» de tension. Tout ce que vous pouvez dire, c'est que si un conducteur est utilisé pour connecter A et B, le courant circulera entre A et B. Si la tension entre A et B est positive, dans un métal, cela prendra la forme d'électrons circulant de B vers A Dans les semi-conducteurs tels que les transistors, la deuxième partie n'est pas (nécessairement) vraie, car le courant peut être provoqué soit par des électrons soit par des absences d'électrons (trous, qui s'écoulent dans l'autre sens).
Dans une large mesure, l'identification du «sol» avec la «terre» est en effet un accident historique, et découle des pratiques utilisées par les premières sociétés de distribution d'électricité. Dans la terminologie américaine actuelle, la terre est un point de référence pour mesurer la tension et le courant dans un circuit, tandis que la terre est une connexion réelle à une tige enfoncée dans le sol.
L'utilisation plus générale du sol découle de cette pratique, et elle est en fait toujours importante dans les systèmes utilisant une grande quantité d'énergie. Pour les systèmes à faible puissance, en particulier les systèmes alimentés par batterie, la terre peut être complètement détachée de toute connexion (physique ou autre) à la terre physique. Mais tout circuit électrique ou électronique, que ce soit dans un avion, une voiture ou même dans l'espace, a besoin d'un point de référence pour commencer à décrire les tensions et les courants, et ce point de référence est généralement appelé masse.
Il est parfaitement possible de produire un système d'alimentation avec une tension constamment négative par rapport à la terre (et à la terre). Bien qu'elle ne soit plus beaucoup utilisée, dans les années 70 et 80, la famille de logique la plus rapide était ECL, qui utilisait -5,2 volts comme tension de base. Les ordinateurs Cray ont été, pendant un certain temps, les supercalculateurs les plus rapides du moment, et ils ont utilisé presque exclusivement ECL, et ont tiré beaucoup de courant - produit par - 5,2 volts.
Alors, quand la connexion de la terre et de la terre est-elle nécessaire? Eh bien, fondamentalement, chaque fois que vous parlez de systèmes connectés au réseau électrique CA. Si vous ne faites pas attention à cela, vous risquez de vous tuer si vous fournissez accidentellement un chemin accidentel pour que le courant circule. Les lignes électriques doivent être référencées à la terre pour fournir des éléments tels que la protection contre la foudre, et de telles considérations doivent donc être prises en compte.
la source
Tension et courant
Dans l'électricité, il y a des charges positives (généralement des protons) et des charges négatives (généralement des électrons).
Lorsqu'un objet est chargé positivement et qu'un autre est chargé négativement, il existe alors un champ électrostatique. Il s'agit de la tension ou du potentiel de charge pouvant être déplacé par le champ électrostatique.
Si une sorte de conducteur est placé entre les deux, un courant passera. Ce sera soit des électrons vers les protons (comme dans un fil connecté à une batterie), soit des protons vers les électrons (comme à l'intérieur des lampes fluorescentes), ou les deux circulant dans les deux sens (comme dans certaines batteries).
Terre / Terre / 0 V / Commun
La terre et la terre proviennent principalement de l'électricité AC. Ils sont utilisés de manière interchangeable aujourd'hui. Dans la distribution de courant alternatif, vous connectez littéralement un côté du circuit à la terre / terre / terre.
0V est entré en service parce que c'est simple. Si vous avez une batterie 6V, comment nommez-vous chaque borne si vous voulez que les noms contiennent également la tension? + 6V et 0V semble le moyen le plus simple. + (6V) et - (6V) pourraient également être utilisés comme le côté positif et négatif d'une différence de potentiel de 6V - mais ce serait déroutant et les gens pourraient penser que le potentiel entre eux est de 12V, ou que le potentiel de l'un à la terre est 6V et l'autre -6V etc.
Commun est à nouveau différent et a pris sens avec les communications. Si vous envoyez un signal sur un fil, toute personne lisant ce signal doit mesurer la tension entre le fil et une référence de tension de point «commune» convenue.
la source
Je ne suis pas EE. D'après ce que je comprends: la tension est la polarisation du potentiel entre deux bornes qui génère un flux d'électrons à travers un conducteur, un semi-conducteur ou une charge. Les électrons iront des terminaux les plus négatifs aux terminaux les plus positifs. Le terme GND, COM est un terme relatif et n'est pas toujours le même que 0Vdc
Disons que le circuit a des bornes: A) + 5Vdc B) 0Vdc C) + 10Vdc D) + 24Vdc
Donc la masse pour toutes les bornes est définitivement A) 0Vdc, l'électron circulera de B vers A (5v) et B vers C (10v ) et B à D (24v). Mais + 5Vdc peut être considéré comme un terminal commun à la fois pour C et D: parce que les électrons peuvent circuler de A à C (5v) et de A à D (19v)
Certains circuits ont ces bornes (par exemple, ATX PSU) A) -5vdc B) -12vdc C) 5vdc D) 12vdc. modifier: E) 0vdc N'importe laquelle des bornes de tension inférieure peut être appelée masse pour toutes les bornes de tension supérieure.
la source
J'isole toujours ma référence cc Psu 0v de ma terre / terre ca pour éviter tout bruit ca dans le circuit cc. Je protège ensuite les deux + et -dc en utilisant des ponts vers le courant alternatif au cas où le courant alternatif serait réintroduit par inadvertance en courant continu non protégé par la terre / terre. C'est une méthode à sécurité intégrée qui protège pnp, npn, les personnes et les appareils. Pas de fumée ou de frange, juste un dispositif de protection qui continuera à se déclencher à moins que le défaut n'ait été corrigé. Je surveille ensuite le système complet via aux / no / nc sans tension pour déterminer s'il est dans la logique ou le câblage et déterminer s'il se produit lors d'un événement logique ou physique. Je blâme alors mes programmeurs ou mes ingénieurs. Neuf fois sur dix, je dois y remédier moi-même.
la source