Почему цепь должна быть заземлена?

Почему транзисторная цепь должна быть заземлена? Насколько я понимаю, это то, что земля - ​​это бесконечный запас электронов, и поэтому она эквивалентна отрицательному полюсу батареи. Но на этой странице есть и отрицательный вывод, и цепь также заземлена. Если я правильно понял, для замыкания цепи нам нужен положительный вывод, некоторые элементы схемы и отрицательный вывод. Если заземление эквивалентно отрицательной клемме, зачем нам это нужно в схеме, показанной выше? (Кстати, все схемы в книге, на которую я ссылаюсь, не были заземлены, пока транзисторы не запустились. Можно сказать, что это добавило путаницы)

Термин «земля» может означать разные вещи. Когда цепь рассматривается локально, заземление - это просто сеть, которую кто-то выбрал для вызова 0 В, так что все остальные напряжения считаются относительными к ней. Напряжение в конце концов является относительным понятием. Там нет такого понятия, как 20В абсолют, только 20В здесь по отношению к там . «Ground» - это удобная краткая форма для общего там, так что вам не нужно повторять это.

Такое заземление часто выбирается как отрицательное напряжение питания. Это делает другие напряжения положительными, что просто делает умственно легче. Как правило, вы пытаетесь выбрать заземление в качестве точки в сигналах цепи и тому подобном в отдельных подразделах. Обычно есть четкий и очевидный выбор. Иногда вам просто нужно выбрать один.

Другая «земля» относится к реальному потенциалу земли или, по крайней мере, потенциалу общего окружения. Это имеет значение, когда питание и сигналы приходят или выходят за пределы вашей маленькой цепи. Для силы и безопасности вы должны предположить, что пользователь может быть привязан к этой земле, и вы должны убедиться, что у вас нет опасного потенциала, чтобы не повредить кого-то. Заземление может также иметь значение для радиосистем, поскольку некоторые типы антенн фактически используют землю как часть общей антенной системы.

С точки зрения схемы, земля относительна - это просто название провода (трассы, сети, узла и т. Д.), К которому могут быть измерены или использованы другие объекты. Таким образом, это в значительной степени произвольно - например, есть (или, по крайней мере, были) автомобили, где положительная клемма аккумулятора, а не отрицательная, была подключена к заземлению шасси. Добавление символа заземления в вашу книгу в тот же момент времени, когда были введены транзисторы, является либо одновременным изменением стиля, либо общим повышением сложности диаграмм в тот момент, когда сложность возрастает и, таким образом, составляет принципы организации. такая как идея "наземного узла" более ценная.

В цепи связи, особенно в радио, «земля» может иметь некоторое буквальное значение или, по крайней мере, подразумевать связь с заземлением (потенциально проводящий кол, загнанный далеко в землю, возможно, с химически обработанным окружающим грунтом, если его недостаточно). проводящий). Но это не может быть достоверно верно для портативной рации, и это, безусловно, не относится к радиоустановке самолета - на самом деле потенциал "земли" самолета может сильно отличаться от потенциала "земли" земли во время полета. ,

Но в то время как в схемотехнике мы считаем «землю» чисто относительной, в химии и физике существует понятие нейтрального заряда, которое на самом деле является абсолютным. Нейтральный заряд - это то, что было бы у вас в атоме или молекуле с равным количеством протонов и электронов или в некоторой большей единице вещества с равными числами. Абсолютный заряд объекта определяет силу правила правой руки, которую он испытал бы при движении через магнитное поле, в то время как заряд относительно другого близлежащего заряда будет определять электрическое поле (и результирующую силу), установленное между ними.

Поскольку мы можем также создать электрическое поле между двумя точками в цепи, может быть заманчиво думать о «заземлении» как о наличии нейтрального заряда, но в конечном итоге нет ничего такого, что говорит об этом. Действительно, относительно атмосферы Земля имеет отрицательный заряд, хотя я не нахожу готового ответа относительно абсолютного заряда Земли, значимой атмосферы или двух этих факторов, взятых вместе. Предположительно, мы немного подвержены воздействию магнитного поля Солнца, поэтому, если бы Земля имела достаточно существенный чистый заряд, это вызвало бы некоторое орбитальное возмущение, но тогда тема солнечного магнетизма чрезвычайно сложна - включая петли поля, называемые солнечными пятнами, которые имеют свои собственные очевидное влияние на радиосвязь и длинные провода здесь на земле ...

Крис дал более сложный ответ, поэтому я сделаю простой.

Эта путаница - мужская проблема английского языка, использующего одно и то же имя для разных понятий. По немецкому, эта странная новая земля будет называться массой и будет немного отличаться от реальной земли.

В основном масса является просто удобным узлом в цепи. В теории это может быть абсолютно любой узел в цепи (подробнее об этом в ответе Криса), но на практике это просто более простой способ показать соединение с отрицательным выводом батареи. Например, взгляните на эту схему. Здесь я подключил отрицательную клемму аккумулятора к земле, а катод диода - к земле. Это то же самое, что эта схема, где катод явно подключен к отрицательному выводу батареи.

Другая вещь, которая обычно идет с массой - это источник напряжения с одним контактом. Посмотрите на эту схему. Это так же, как другие два, но здесь мы не видим батарею вообще. Преимущество использования этого подхода заключается в том, что теперь вы переходите на настоящую электронику и можете ожидать более сложные схемы. Их можно очень быстро и очень сложно прочитать, поэтому один источник напряжения на клеммах и символы «земля» используются, чтобы показать, что компонент подключен к батарее. Например, в этой схеме совершенно не имеет отношения к самой схеме, как выглядит источник напряжения и как эмиттер транзистора подключен к отрицательной клемме.

Вот две забавные картинки, иллюстрирующие гравитационное поле ...

... и электрическое заземление .

Grouding и Earthning в более широком смысле - это те же понятия. Это понятия, относящиеся к относительному напряжению. Когда мы берем что-то с 0 вольт (нулевой потенциал), оно называется заземлением. Например, рассмотрим 5 В. Это означает, что отрицательная пластина при 0 В и положительное при 5 В. Это заземление. И когда мы не берем заземление, это означает, что положительное значение находится на уровне 2,5 В, а отрицательное значение равно -2,5 В, что снова делает его равным 2,5 - (- 2,5) = 5 В. , Таким образом, ЗАЗЕМЛЕНИЕ - не что иное, как ссылка на то, что мы берем в отношении 0В.