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¿Por qué un circuito debe estar conectado a tierra?

¿Por qué un circuito de transistores debe estar conectado a tierra? Según tengo entendido, la tierra es un suministro infinito de electrones, por lo que equivale al terminal negativo de una batería. Pero en esta página , hay ambos un terminal negativo y el circuito también está conectado a tierra. Si he entendido bien, para que un circuito esté completo, necesitamos un terminal positivo, algunos elementos del circuito y un terminal negativo. Si la conexión a tierra es equivalente a un terminal negativo, ¿por qué la necesitamos en el circuito mostrado arriba? (Por cierto, todos los circuitos de el libro al que me refiero fueron no a tierra hasta que los transistores se pongan en marcha. Se podría decir que eso aumentó la confusión)

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El concepto de tierra relativa se vuelve interesante cuando se trata de muchos circuitos diferentes, alimentados por una variedad de suministros, y que comparten señales de datos. Hace unos años construimos una exposición interactiva (demostrando la captura y el almacenamiento de carbono), que incorporaba una buena docena de fuentes de alimentación de diferentes voltajes de corriente continua, así como un chasis de National Instruments que manejaba algunas tarjetas de señal y datos. Sólo cuando cada "tierra" en cada circuito fue atada a la tierra del chasis de NI DAQ, la exhibición funcionó. (La mayoría de los adaptadores de CC tienen una clavija de tierra de plástico en el enchufe de la red: ni siquiera les interesa la tierra "real".

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RelaXNow Puntos 1164

El término "tierra" puede significar diferentes cosas. Cuando un circuito se mira localmente, tierra es simplemente la red que alguien eligió para llamar 0V para que todos los otros voltajes se entiendan como relativos a ella. Al fin y al cabo, la tensión es un concepto relativo. No existen los 20V absolutos, sólo los 20V aquí con respecto a allí . "Tierra" es una forma abreviada muy práctica para un allí para que no tengas que seguir diciéndolo.

A menudo se elige como tierra la tensión de alimentación negativa. Esto hace que los otros voltajes sean positivos, lo que facilita las cosas mentalmente. En general, se intenta elegir la tierra como el punto en el que se referencian las señales del circuito y similares por las subsecciones individuales. Normalmente hay una elección clara y obvia. A veces sólo tienes que elegir uno.

La otra "tierra" se refiere al potencial de tierra real, o al menos al potencial del entorno general. Esto es importante cuando la energía y las señales vienen o van fuera de tu pequeño circuito. Para la alimentación y la seguridad, tienes que asumir que un usuario podría estar conectado a esta tierra, y tienes que asegurarte de que no tienes un potencial peligroso a tierra para evitar que alguien se electrocute. La toma de tierra también puede ser importante para los sistemas de radio, ya que algunos tipos de antenas utilizan la tierra como parte del sistema general de antenas.

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Se necesitaría una cantidad finita de energía para propulsar un electrón a una distancia infinita de un protón. Así, se podría definir el "cero absoluto de voltios" como la energía de un protón que estuviera infinitamente lejos de un electrón, y definir otros voltajes en relación con eso. Creo que una analogía más útil podría ser la elevación; uno podría definir la elevación en términos de distancia desde el centro de la tierra, y podría medir teóricamente la estatura de una persona restando la elevación de sus pies de la de su cabeza, pero es mucho más práctico...

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...para medir directamente la distancia entre la cabeza y los pies. En el caso de los voltajes, el nivel de incertidumbre en cualquier medida de voltaje absoluto superaría con creces cualquier voltaje relativo de interés. La medida absoluta existe conceptualmente, pero no como algo prácticamente útil.

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Como ejemplo para allí Un medidor de tensión toma la diferencia entre los dos cables. De este modo, la tensión que se lee en la pantalla del medidor es la diferencia de potencial relativa a la otra pista. En la mayoría de los casos, uno de los cables que utilices será el punto del circuito que hayas definido como suelo .

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Andrew Walker Puntos 9038

Desde el punto de vista de los circuitos, la tierra es relativa: es sólo un nombre para un cable (traza, red, nodo, etc.) con el que se pueden medir o manejar otras cosas. Como tal, es en gran medida arbitraria; por ejemplo, hay (o al menos había) vehículos de motor en los que el terminal positivo de la batería, en lugar del negativo, se conectaba a la tierra del chasis. La adición de un símbolo de tierra en su libro en el mismo momento en el que se introdujeron los transistores es, o bien un cambio de estilo coincidente, o bien un aumento general de la sofisticación de los diagramas en un momento en el que la complejidad aumenta y, por tanto, hace más valiosos los principios de organización como la idea de un "nodo de tierra".

En un circuito de comunicación, especialmente en una radio, "tierra" puede tener un significado literal o, al menos, implicar la conexión a una toma de tierra (potencialmente una estaca conductora clavada en el suelo, posiblemente con el suelo circundante tratado químicamente si no es suficientemente conductor). Pero esto puede no ser cierto para un walkie-talkie de mano, y ciertamente no es cierto para una instalación de radio de un avión - de hecho, el potencial de la "tierra" del avión podría llegar a ser muy diferente del de la "tierra" del suelo durante el vuelo.

Pero mientras que en los circuitos pensamos en la "tierra" como algo puramente relativo, en la química y la física existe un concepto de carga neutra que en realidad es absoluto. Una carga neutra es la que tendría un átomo o una molécula con igual número de protones y electrones, o alguna unidad de materia mayor con igual número neto. La carga absoluta de un objeto determina la fuerza que experimentaría si se moviera a través de un campo magnético, mientras que la carga relativa a otra carga cercana determinará el campo eléctrico (y la fuerza resultante) que se establece entre ambas.

Como también podemos crear un campo eléctrico entre dos puntos de un circuito, podría ser tentador pensar que la "tierra" tiene carga neutra, pero en última instancia no hay nada que diga que deba ser así. De hecho, en relación con la atmósfera, la tierra tiene carga negativa, aunque no encuentro una respuesta rápida en cuanto a la carga absoluta de la tierra, la atmósfera significativa o las dos juntas. Es de suponer que estamos ligeramente sometidos al campo magnético del sol, por lo que si la tierra tuviera una carga neta lo suficientemente importante causaría alguna perturbación orbital, pero entonces el tema del magnetismo solar es enormemente complicado - incluyendo los bucles de campo llamados manchas solares que tienen sus propios efectos más obvios en las comunicaciones de radio y los cables largos aquí en la tierra...

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Así que eso significa que un suelo hace no significa un terminal negativo como he mencionado en mi pregunta. Es algo así como un nivel 0 para medir las diferencias de potencial. Si mido la diferencia de potencial entre la tierra y el terminal positivo de una célula, entonces la tierra actúa como un terminal negativo equivalente. Si hago lo mismo con el terminal negativo, la tierra actúa ahora como un terminal positivo equivalente. ¿He entendido bien el concepto?

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Aun así, no reconozco el significado de mencionar la tierra en el diagrama del circuito. ¿Puede aclararlo, por favor?

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La verdadera importancia de la tierra no radica en que se le llame "tierra", sino en lo que se conecta a ella. Si se conecta al terminal negativo de la batería, se puede medir una tensión positiva entre el terminal positivo y la tierra; si se conecta la tierra al terminal positivo de la batería, se puede medir una tensión negativa entre la tierra y el terminal negativo. A menudo, la elección de qué punto del circuito se llama tierra es puramente por organización o preferencia, aunque puede haber algunos casos especiales en los que la física hace que una situación sea más ventajosa que otra.

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travis Puntos 260

Chris proporcionó una respuesta más compleja, así que yo haré una sencilla.

Esta confusión es un problema de la lengua inglesa que utiliza el mismo nombre para conceptos diferentes. En alemán, por ejemplo, este nuevo terreno extraño se llamaría masa y es un poco diferente del terreno real.

Básicamente, la masa es sólo un nodo conveniente en el circuito. En teoría, puede ser absolutamente cualquier nodo del circuito (más sobre esto en la respuesta de Chris), pero en la práctica, es sólo una forma más sencilla de mostrar la conexión con el terminal negativo de la batería. Por ejemplo, echa un vistazo a ce circuito. Aquí conecté el terminal negativo de la batería a tierra y el cátodo del diodo a tierra. Esto es lo mismo que ce circuito en el que el cátodo está conectado explícitamente al terminal negativo de la batería.

Otra cosa que suele venir con la masa es la fuente de tensión de un terminal. Echa un vistazo a ce circuito. Es igual que los otros dos, pero aquí no vemos la batería en absoluto. La ventaja de usar este enfoque es que ahora estás entrando en la electrónica real y puedes esperar circuitos más complejos. Pueden volverse rápidamente muy complicados de leer, por lo que los símbolos de fuente de tensión de un terminal y de "tierra" se utilizan para mostrar que el componente está conectado a la batería. Por ejemplo, en ce es completamente irrelevante para el circuito en sí cómo es la fuente de tensión y cómo se conecta el emisor del transistor al terminal negativo.

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A menudo tiene una conexión a tierra separada para conectar la caja y el blindaje de su dispositivo a través de la tierra. Esto permite que los circuitos de protección y protege a los usuarios de la línea caliente en cortocircuito a la caja y poner en peligro el usuario.

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Tamim Ad Dari Puntos 111

Aquí hay dos imágenes divertidas que ilustran un suelo gravitacional ...

Gravitational ground

... y un tierra eléctrica .

Electrical ground

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Junkob Puntos 21

Siempre que tomamos algo a 0 voltios (potencial nulo) se denomina conexión a tierra. Por ejemplo, si consideramos 5V, significa que la placa negativa está a 0V y la positiva a 5V. Y cuando no tomamos a tierra, significa que la positiva está a 2,5V y la negativa a -2,5V, lo que hace que 2,5-(-2,5)=5V. Por lo tanto, GROUNDING no es más que la referencia que estamos tomando con respecto a 0V.

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