"Tierra" frente a "Tierra" frente a común frente a terminal negativo

Problemas:

Primero , las corrientes no "vienen" del terminal positivo. Ese es un concepto erróneo muy común, un error llamado "falacia secuencial" que aparece ampliamente en los libros de texto de electricidad de las escuelas primarias. El problema básico es que los cables no son como tuberías vacías. Y las fuentes de alimentación no las llenan. En cambio, los cables ya están precargados con carga, por lo que las corrientes siempre aparecen en todas partes en un circuito, todo al mismo tiempo. ("Corriente" significa flujo de carga. Cuando un círculo de cargas móviles comienza a fluir, aparece "corriente" en todo el anillo. Esa es la regla básica del circuito).

En otras palabras, los circuitos eléctricos se comportan como volantes y correas de transmisión. De la misma manera, el metal de la cadena de una bicicleta no "viene de" un lugar particular en la rueda dentada. No "comienza" en un punto. En cambio, todo el círculo está hecho de cadena, al igual que todo el circuito está hecho de electrones móviles. Además, toda la cadena estaba allí antes de que existiera cualquier fuente de alimentación. Con cadenas de bicicleta, cuando se aplica una fuerza, todo gira. Con los circuitos, cuando se aplica una diferencia de potencial , todas las cargas móviles dentro del anillo (dentro del circuito) comienzan a moverse como una unidad, como una cadena sólida que gira en un círculo completo. Pero esas cargas ya estaban dentro de los cables antes de conectar cualquier batería. Los cables son como mangueras llenas de agua.

Segundo, el potencial eléctrico solo puede existir entre dos puntos, y un solo punto en un circuito nunca "tiene voltaje". Esto es cierto porque el voltaje es un poco como la altitud: un objeto no puede "tener una altitud", ya que la altura solo se puede medir entre dos puntos. No tiene sentido discutir la altura, la elevación o la altitud de un objeto. ¿Altitud sobre qué? ¿Encima del piso? ¿Sobre el suelo fuera del edificio? ¿Altitud sobre el centro de la Tierra? ¡Cualquier objeto tendrá infinitas altitudes al mismo tiempo!

El voltaje tiene exactamente el mismo problema: un terminal solo puede "tener un voltaje" en comparación con otro terminal. El voltaje actúa como la distancia: el voltaje y la distancia son medidas de dos extremos. O en otras palabras, una terminal en un circuito siempre tiene muchos voltajes diferentes al mismo tiempo, dependiendo de dónde coloquemos la otra punta del medidor.

En tercer lugar , en los circuitos, la fuerza impulsora la proporcionan los terminales de suministro de energía positivo y negativo, ambos al mismo tiempo. Y lo más importante: el camino de la corriente es a través de la fuente de alimentación. Las fuentes de alimentación son cortocircuitos. Una fuente de alimentación ideal actúa como una resistencia de cero ohmios. Piénselo: en una bobina de dínamo, las cargas pasan a través de la bobina y vuelven a salir. El cable tiene una resistencia muy baja. Lo mismo con las baterías: el camino de la corriente es a través de la batería y vuelve a salir. Las placas de la batería están cortocircuitadas por un electrolito muy conductivo.

Ejemplo:

• Aquí hay una descripción correcta de una linterna. Las cargas "comienzan" dentro del filamento de tungsteno. Cuando se cierra el interruptor y se completa el circuito, un extremo del filamento se carga positivamente y el otro negativamente. Esto obliga a las propias cargas del filamento a comenzar a fluir. Las cargas salen del filamento y entran en un alambre, mientras que al mismo tiempo entran más cargas en el otro extremo del filamento. Estas cargas son suministradas por los cables metálicos (y, antes de que se encendiera el interruptor, todos los conductores ya estaban llenos de cargas móviles). Continuando, las cargas que estaban en el filamento fluirán hacia un solo cable, moviéndose lentamente hacia la batería. (tarda minutos u horas en llegar), luego fluye a través de la batería y vuelve a salir. Salen por el otro terminal de la batería, fluyen de regreso al otro extremo del filamento, y finalmente terminan donde comenzaron. Un "circuito completo". Las cargas son como una correa de transmisión sin fin, o como un volante giratorio o una cadena de bicicleta. La batería empuja las cargas, pero no las suministra. El cobre y el tungsteno alimentan las cargas que fluyen en el circuito de la linterna. La densidad de las cargas en todo el circuito es constante (como una tubería llena de agua sin burbujas). Las cargas se mueven con bastante lentitud, pero como todas comienzan a moverse al mismo tiempo, la bombilla se enciende instantáneamente, incluso si los cables están bastante largo. El cobre y el tungsteno alimentan las cargas que fluyen en el circuito de la linterna. La densidad de las cargas en todo el circuito es constante (como una tubería llena de agua sin burbujas). Las cargas se mueven con bastante lentitud, pero como todas comienzan a moverse al mismo tiempo, la bombilla se enciende instantáneamente, incluso si los cables están bastante largo. El cobre y el tungsteno alimentan las cargas que fluyen en el circuito de la linterna. La densidad de las cargas en todo el circuito es constante (como una tubería llena de agua sin burbujas). Las cargas se mueven con bastante lentitud, pero como todas comienzan a moverse al mismo tiempo, la bombilla se enciende instantáneamente, incluso si los cables están bastante largo.

Cuarto: cualquier ion positivo dentro de una batería es extremadamente móvil . Ciertamente no están bloqueados en su lugar. Si lo fueran, las baterías serían aislantes y no funcionarían. Algunas baterías se basan en el flujo de iones positivos en una dirección y de iones negativos en la otra. Las baterías de plomo-ácido son diferentes. En el ácido, solo fluyen los protones. Los ácidos son conductores de protones.

Pero cuidado: las baterías dan una complejidad añadida que puede descarrilar una explicación.

En su lugar, reemplace la batería de su linterna con una gran bobina y un superimán. Conéctalo a la bombilla. Empuje el superimán en la bobina y la bombilla parpadeará brevemente. ¿De dónde vinieron los cargos? ¿Cómo puede un imán en movimiento crear cargas? NO. Las dínamos y las baterías son bombas de carga. El imán en movimiento obliga a las propias cargas del cable a comenzar a moverse. (¡Una bomba no suministra lo que se bombea!) El imán en movimiento provoca una corriente, porque aplica una fuerza de bombeo EM a las cargas móviles que ya están dentro del metal.

Mal conductor. ¡Malo!
Aquí hay una aclaración. Muchos libros de texto de introducción proporcionan una definición incorrecta de "director"; totalmente equivocado y extremadamente engañoso. Te enseñarán que los conductores "dejan pasar las cargas" (o que pasa la 'electricidad' o la 'corriente'). Nop. Los conductores no son como los tubos huecos. Los conductores no son transparentes a la electricidad. En cambio, la palabra "conductor" en realidad significa "un material que está lleno de cargas móviles". Los conductores son como tanques llenos de agua. Son como acuarios, o como pipas precargadas. Los conductores obedecen la ley de ohm: siempre que aplicamos una diferencia de tensión en los extremos de un hilo, el flujo de las propias cargas del conductor depende de la resistencia del hilo: I = V/R. Es la carga móvil del cable la que hace fluir. Piénsalo, el vacío es un aislante. ¿Cómo puede el vacío bloquear el flujo de cargas? El vacío no necesita hacerlo, ya que no hay cargas móviles presentes en el vacío. Eso es lo que lo convierte en un aislante.

Todo esto conduce a un concepto importante. Cada vez que tomamos un trozo de cable y enganchamos los extremos para formar un bucle cerrado, creamos una "correa de transmisión invisible", un bucle de carga móvil dentro del cable inmóvil. Introduzca un polo magnético en el bucle de metal y todas las cargas del cable se moverán como una sola, girando como un volante. Es una piscina en forma de anillo, y si empujamos el agua, podemos hacer que toda el agua gire como un volante, mientras que la piscina permanece inmóvil.

QUINTO , las corrientes no son al revés, porque las corrientes eléctricas no son flujos de electrones.

Específicamente, la polaridad de las cargas que fluyen depende del tipo de conductor. Sí, en los metales sólidos, las cargas móviles son los electrones. Pero hay un gran número de conductores donde ningún electrón puede moverse. Los más cercanos son tu cerebro y tu sistema nervioso: flujos simultáneos de átomos positivos y negativos en direcciones opuestas: iones en movimiento, sin ningún flujo de electrones. Los "electrolitos", agua salada que incluye la tierra húmeda y los océanos; estos no son conductores de electrones.

Un ejemplo más extraño: los ácidos son conductores porque están llenos de iones de hidrógeno positivos +H. Otro nombre para un ion +H es... "el protón". Cuando ponemos algunos amperios a través de ácido, la corriente es un flujo de protones. (Je, si hay corrientes terrestres en la tierra, y además la tierra es ácida en lugar de salada, ¡entonces esas corrientes subterráneas son flujos de protones!)

En otras palabras, los "amperios" pueden ser electrones que fluyen, o protones que fluyen, o sodio positivo que pasa a través de cloruro negativo que va en sentido contrario. O bien, los electrones rápidos van en una dirección en una chispa, mientras que los iones de nitrógeno lentos avanzan o retroceden dependiendo de si están pos o neg-ionizados. Y en los semiconductores de tipo p, la corriente es un flujo de electrones de banda de valencia, ¡las "vacantes de red" en el cristal! (Cada vacante expone un exceso de protones de silicio, por lo que cada una de las vacantes lleva una carga positiva genuina. Los "agujeros" se mueven por transferencia de electrones, pero cada agujero en realidad tiene una carga positiva).

Con toda la complejidad anterior, ¿cómo podemos describir lo que sucede dentro de los circuitos? Fácil: ya está hecho para nosotros. Ocultamos las cargas en movimiento y las ignoramos. Ignoramos su velocidad de flujo y su cantidad. Ignoramos su polaridad. En su lugar, sumamos todas las diversas cargas que pueden estar dentro de cualquier conductor, calculamos el caudal total y lo llamamos "amperios". ¿Tu conductor es una manguera llena de agua salada? Coloque un amperímetro de pinza alrededor y lea los amperios. La densidad de iones no importa. La velocidad de los iones no importa, e incluso podría ser una manguera de ácido llena de protones, en lugar de una manguera de agua de mar.

Los amperios son amperios.

Los amperios también se denominan "corriente convencional" o simplemente "corriente eléctrica".

Muy importante: los amperios no son flujo de carga. Un conductor puede tener un amplificador, pero esto no nos dice nada sobre las cargas internas. Podría haber algunas cargas fluyendo rápido o muchas cargas fluyendo lentamente. Podría haber cargas positivas yendo hacia adelante, o negativas yendo hacia atrás, o ambas al mismo tiempo (como en los cuerpos humanos que reciben una descarga eléctrica de CC). Todo eso está cubierto, y todo lo que nos queda son los amperios... amperios de tendencia convencional.

OK, volvamos a GND versus COM versus EARTH.

"Suelo" es confuso porque la palabra casi siempre se usa incorrectamente.

En los circuitos, casi siempre elegimos un terminal de fuente de alimentación como el "común" y le conectamos un cable de voltímetro. No está conectado a tierra, por lo que realmente no deberíamos llamarlo "tierra" (¡no está conectado a una estaca de metal clavada en la tierra!) En cambio, el "común" es solo el punto tradicional para hacer lecturas de voltaje. Nunca explicamos explícitamente este hecho (¡es un acuerdo silencioso!) Dado que los voltajes son mediciones complicadas de dos extremos, las cosas se simplifican si pretendemos que son de un solo extremo. Por lo tanto, conecte el cable negro del voltímetro al "circuito común" y luego ignórelo.

Ahora imagine que la sonda de color rojo en su voltímetro puede medir el voltaje DE UNA TERMINAL. ¡Pero los terminales no pueden "tener un voltaje!" Sí, exactamente correcto. Pero en silencio pretendemos que lo hacen. Cualquier punto del circuito puede tener un voltaje... en relación con otro punto del circuito. Si estuviéramos hablando de altitudes, siempre podríamos hacer nuestras mediciones en relación con el nivel del mar. A continuación, nunca menciones el nivel del mar, y finalmente finge que los objetos y las ubicaciones pueden "tener una altitud", cuando en realidad eso es imposible, ya que la altitud es una longitud; una distancia y no una ubicación.

Entonces, todos los estudiantes nuevos generalmente se confunden cuando hablamos del "voltaje de una terminal". En realidad, nos referimos a "el voltaje que aparece entre una terminal y el circuito común". Pero eso es demasiado para repetir todo el tiempo. Decimos en silencio "voltaje entre, voltaje entre", mientras que en realidad decimos "voltaje en este punto" o en ese otro punto de allí. Entonces todos los nuevos estudiantes comienzan a pensar que una sola terminal puede tener un voltaje, aunque el voltaje no funcione así.

¿Nuestro terminal de suministro negativo es el circuito común? Sí, por lo general. He visto radios muy antiguas con transistores PNP y un suministro principal negativo con "tierra positiva". El terminal positivo de la batería es el circuito común. Todas las medidas en ese esquema eran voltajes negativos. Además de las radios de transistores de la década de 1950, lo mismo sucede en los viejos VW Escarabajos y en algunas motos. El terminal positivo de la batería está conectado al chasis, por lo que el "terminal de suministro" es el negativo. No instale una radio de automóvil normal en un VW antiguo, porque se producirá un cortocircuito o se incendiará cuando encienda el motor. La fuente de alimentación estaba al revés.

¡Todo lo que tenemos que hacer es deshacernos de todas las radios japonesas de transistores PNP de la década de 1950, los escarabajos VW y las motocicletas con conexión a tierra positiva, y luego el circuito común será siempre y para siempre el terminal de suministro negativo! Bueno, a menos que se trate de un extraño sistema de sensor industrial flotante eléctricamente con una combinación de alimentación de CA y circuitos de amplificador operacional de tierra virtual.

Una fuente de voltaje tiene terminales negativos y positivos y produce un voltaje (o diferencia de potencial) entre esos terminales.

En The Beginning, los primeros científicos que estudiaban la electricidad no tenían forma de determinar qué constituía una corriente eléctrica, si es que había algo, por lo que declararon de manera un tanto arbitraria que la corriente era un flujo de carga positiva, que fluía desde el terminal positivo de la fuente de voltaje, a través del circuito externo, y volviendo a la terminal negativa. Ahora llamamos a este concepto "Corriente convencional", y los científicos e ingenieros generalmente usan este concepto cuando analizan el flujo de corriente.

Ahora sabemos que, en la mayoría de los materiales, la corriente en realidad es transportada por electrones cargados negativamente. Cuando se desarrollaron los tubos de vacío, a muchos técnicos se les enseñó a usar la corriente de electrones, ya que el funcionamiento interno de un tubo de vacío no se puede describir fácilmente usando corriente convencional. Desafortunadamente, la corriente de electrones sigue viva en muchos lugares, lo que hace que los estudiantes se confundan entre la corriente convencional y la corriente de electrones. Creo que es mejor seguir con la corriente convencional, ya que es lo que usa la mayoría de la comunidad técnica y científica.

"Tierra" es un término gravemente mal utilizado en electrónica.

En la distribución de energía CA y algunos sistemas de antenas de radio, "Tierra" realmente significa "una conexión a la Tierra".

Sin embargo, en la mayoría de los dispositivos electrónicos, "Tierra" es simplemente una etiqueta que pegamos en un punto del circuito que deseamos considerar como "Cero voltios" (donde colocamos el cable negro del medidor cuando medimos voltajes en otros lugares). Sería mejor llamar a este punto "referencia" o "común", pero el uso de "tierra" está tan bien establecido que nos quedamos con él. Este "tierra/común" no tiene poderes mágicos, no es un sumidero infinito de electrones, es solo otro punto en el circuito.

En estos días, "tierra/común" suele ser el punto más negativo del circuito, pero a veces puede ser el punto más positivo (una familia lógica está diseñada para operar desde -5 voltios, allí la tierra es positiva). En muchos circuitos de audio, "tierra/común" es el punto medio de la fuente de alimentación y encontramos voltajes tanto positivos como negativos en el circuito.

Primero, su A y B simplemente están equivocados. Dado un voltaje entre los puntos A y B, ninguno tiene el privilegio de ser una "fuente" de corriente o una "fuente" de voltaje. Todo lo que puede decir es que si se usa un conductor para conectar A y B, la corriente fluirá entre A y B. Si el voltaje entre A y B es positivo, en un metal esto tomará la forma de electrones que fluyen de B a A. En semiconductores como los transistores, la segunda parte no es (necesariamente) cierta, ya que la corriente puede ser causada por electrones o por la ausencia de electrones (agujeros, que fluyen en la otra dirección).

En gran parte, la identificación de "tierra" con "tierra" es de hecho un accidente histórico y surge de las prácticas utilizadas por las primeras empresas de distribución de energía. En la terminología estadounidense actual, la tierra es un punto de referencia para medir el voltaje y la corriente en un circuito, mientras que la tierra es una conexión real a una varilla clavada en la tierra.

El uso más general de tierra se deriva de esta práctica, y en realidad sigue siendo importante en los sistemas que utilizan una gran cantidad de energía. Para los sistemas de baja potencia, especialmente los sistemas que funcionan con baterías, la conexión a tierra se puede desconectar por completo de cualquier conexión (física o de otro tipo) a la tierra física. Pero cualquier circuito eléctrico o electrónico, ya sea en un avión, un automóvil o incluso en el espacio exterior, necesita un punto de referencia para comenzar a describir voltajes y corrientes, y ese punto de referencia generalmente se conoce como tierra.

Es perfectamente posible producir un sistema de potencia con un voltaje que sea consistentemente negativo con respecto a tierra (y tierra). Si bien ya no se usaba mucho, en los años 70 y 80 la familia lógica de mayor velocidad era ECL, que usaba -5.2 voltios como voltaje base. Las computadoras Cray fueron, por un tiempo, las supercomputadoras más rápidas que existen, y usaban casi exclusivamente ECL, y consumían una gran cantidad de corriente, producida por, suministros de 5.2 voltios.

Entonces, ¿cuándo es necesaria la conexión de tierra y tierra? Bueno, básicamente siempre que esté hablando de sistemas conectados a la red eléctrica de CA. Si no presta atención a eso, corre el riesgo de suicidarse si accidentalmente proporciona una ruta inadvertida para que fluya la corriente. Las líneas eléctricas deben estar conectadas a tierra para proporcionar cosas como protección contra rayos, por lo que se deben tener en cuenta tales consideraciones.

Voltaje y Corriente

En la electricidad hay cargas positivas (generalmente protones) y cargas negativas (generalmente electrones).

Cuando un objeto tiene carga positiva y otro tiene carga negativa, entonces existe un campo electrostático. Este es el voltaje, o el potencial para que la carga pueda ser movida por el campo electrostático.

Si se coloca algún tipo de conductor entre los dos, fluirá una corriente. Estos serán electrones hacia protones (como en un cable conectado a una batería), o protones hacia electrones (como dentro de las luces fluorescentes), o ambos fluyendo en ambas direcciones (como en algunas baterías).

Tierra / Tierra / 0V / Común

La tierra y la tierra provienen principalmente de la electricidad de CA. Se utilizan indistintamente hoy en día. En la distribución de energía de CA, literalmente conecta un lado del circuito a tierra/tierra/tierra.

0V entró en uso porque es simple. Si tiene una batería de 6V, ¿cómo llama a cada terminal si desea que los nombres también contengan el voltaje? +6V y 0V parece la forma más sencilla. +(6V) y -(6V) también podrían usarse como el lado positivo y negativo de una diferencia de potencial de 6V, pero eso sería confuso y la gente podría pensar que el potencial entre ellos es de 12V, o que el potencial de uno a tierra es 6V y el otro -6V etc.

Común es diferente nuevamente y adquirió significado con las comunicaciones. Si está enviando una señal a través de un cable, cualquiera que lea esa señal debe medir el voltaje entre el cable y un punto de referencia de voltaje "común" acordado.

No soy un EE. Por lo que entiendo: el voltaje es el sesgo en el potencial entre dos terminales que genera un flujo de electrones a través del conductor, semiconductor o carga. Los electrones fluirán de los terminales más negativos a los más positivos. El término GND, COM es un término relativo y no siempre es lo mismo que 0Vdc

Digamos que el circuito tiene terminales: A) +5Vdc B) 0Vdc C)+10Vdc D) +24Vdc
Así que la tierra para todas las terminales definitivamente es A) 0Vdc, los electrones fluirán de B a A (5v) y de B a C (10v ) y B a D (24v). Pero +5Vdc puede considerarse un terminal común tanto para C como para D: porque los electrones pueden fluir de A a C (5v) y de A a D (19v)

Algunos circuitos tienen estos terminales (por ejemplo, ATX PSU) A) -5vdc B) -12vdc C) 5vdc D) 12vdc. editar: E) 0vdc Cualquiera de los terminales de menor voltaje puede llamarse tierra para cualquier terminal de mayor voltaje.

Siempre aíslo mi referencia de fuente de alimentación de CC de 0v de mi conexión a tierra de CA para evitar cualquier ruido de CA en el circuito de CC. Luego protejo tanto el + como el -dc usando puentes de regreso a la ac en caso de que la ac se reintroduzca inadvertidamente en dc sin protección por tierra/tierra. Es un método a prueba de fallas que protege pnp, npn, personas y dispositivos. Sin humo ni golpes, solo un dispositivo de protección que seguirá disparando a menos que se haya subsanado la avería. Luego superviso el sistema completo a través de aux/no/nc sin voltaje para determinar si está en la lógica o el cableado y determinar si ocurre en un evento lógico o físico. Entonces culpo a mis programadores oa mis ingenieros. Nueve de cada diez veces tengo que ir y arreglarlo yo mismo.