Was ist negative Spannung?

Jemand hat vielleicht bessere Worte, um dies zu erklären als ich, aber das Wichtigste, an das Sie sich erinnern müssen, ist, dass die Spannung ein Potentialunterschied ist. In den meisten Fällen ist der Teil „Differenz“ ein Unterschied zwischen einem Potential und einem Erdpotential. Wenn jemand -5 V sagt, sagt er, dass Sie sich unter der Erde befinden.

Sie müssen auch bedenken, dass die Spannung relativ ist. Wie ich bereits erwähnt habe, beziehen sich die meisten Leute auf „Erde“; aber Was ist Masse? Sie können sagen, Masse ist Erdung, aber was ist mit dem Fall, wenn Sie ein batteriebetriebenes Gerät haben, das keinen Kontakt zur Erde hat. In dieser Situation müssen wir einen beliebigen Punkt als „Masse“ behandeln. Normalerweise den Minuspol Auf der Batterie ist das, was wir aus dieser Referenz betrachten.

Betrachten Sie nun den Fall, dass Sie 2 Batterien in Reihe haben. Wenn beide 5 Volt wären, würden Sie sagen, dass Sie insgesamt 10 Volt haben würden.

Aber die Annahme, dass Sie 0 / + 10 erhalten, basiert auf „Masse“ als Minuspol der Batterie, die die andere Batterie nicht berührt, und dann auf 10 V als Position des Pluspols, der nicht ist In dieser Situation können wir die Entscheidung treffen, dass die Verbindung zwischen den beiden Batterien unsere „gr ound „Referenz. Dies würde dann an einem Ende +5 V und am anderen Ende -5 V ergeben.

Folgendes wollte ich erklären:

+10v +++ +5v | | | | < Battery | | +5v --- 0v +++ | | | | < Another Battery | | 0v --- -5v 

Kommentare

• Danke. Ich frage mich nur: Warum sollten Geräte “ “ wählen, um -5 Volt anstelle von +5 Volt zu benötigen? Wenn ich ein Gerät habe, das ‚ mit einem “ normalen “ Netzteil betrieben wird, Warum sollte ‚ der Hersteller nicht nur +5 Volt benötigen? (Einige LC-Bildschirme erfordern eine negative Spannung.)
• ‚ ist gerätespezifisch. Lesen Sie, wie LCD ‚ auf technischer Ebene funktioniert, und ich wette, ‚ wird es erklären.
• @michael, der LCD-Bildschirmkontrast liefert die Referenz für jede der Zellen. Es kann für eine einfache Integration für übliche 3,3 V oder 5 V ausgelegt sein, aber die Zellen benötigen möglicherweise mehr Tropfen, um sie zu lesen (Moleküle müssen verdreht werden). Häufig können 5-V-LCDs auch ohne integrierte (-ve) Ladepumpe einen 0-V-Kontrast verwenden.
• @MichaelStum: Viele LCD-Controller (insbesondere solche nach dem Hitachi 44780) benötigen zum Betrieb eine 3,3-V-5-V-Versorgung die Logik und 3,3V-12V, um das Glas mit Strom zu versorgen. In solchen Situationen ist es ‚ im Allgemeinen einfacher, eine Schiene zwischen den beiden Versorgungen gemeinsam zu haben, als vier unabhängige Schienen. Hitachi fand es bequemer, wenn sich die beiden Vorräte eine positive als eine negative Schiene teilen. Da die Größe der LCD-Ansteuerspannung höher oder niedriger sein kann als die Größe der Logikspannung …
• …Die Spannung am negativen LCD-Versorgungsstift kann über oder unter der Spannung am negativen Logikversorgungsstift liegen. Beachten Sie, dass aus logischer Sicht die negative Logikversorgung “ Masse “ ist, jedoch unter dem Gesichtspunkt der Verdrahtungsnomenklatur, die die bezeichnet positive Schiene als “ Masse “ macht deutlicher, dass die beiden negativen Schienen unabhängig sind und entweder eine höher oder niedriger als die sein kann andere.

Stellen Sie sich vor, Sie messen die Höhe eines Autos. Sie könnten ein Maßband nehmen und messen Sie den Abstand vom Boden zum Dach des Autos. „Das Dach dieses Autos befindet sich 4 Fuß über dem Boden.“

Sie können auch auf dem Dach des Autos stehen und das gleiche Klebeband baumeln lassen Messen Sie bis zum Boden. „Der Boden befindet sich 4 Fuß unter dem Dach dieses Autos.“

Die Spannung funktioniert auf die gleiche Weise. Das negative Vorzeichen ist nur eine Konvention, genauso wie das Auto das hat gleiche Höhe, unabhängig davon, wie Sie sie messen. Drehen Sie Ihre Multimeterkabel um und Das negative Vorzeichen verschwindet.

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• Ground ist ebenfalls nur eine Konvention. Sie können jeden einzelnen Punkt in einem Stromkreis auswählen und als Masse kennzeichnen, aber wir wählen bestimmte Punkte außerhalb der Konvention aus.
• @michaelStum, @pingswept, ich möchte die Leute immer daran erinnern, dass aus der Höhe potenzielle Energie besteht, wenn Du nimmst Physik. (mgh) ist potentielle Energie. Wenn ich die Atmosphäre als Referenz wähle, haben wir alle plötzlich negative potentielle Energie.
• Gute Punkte, Sie beide.
• Potenzielle Gravitationsenergie wird referenziert negativ, indem Sie es auf unendlich auf Null setzen. Die elektrische potentielle Energie ist zwischen zwei Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen negativ und zwischen Ladungen mit gleichem Vorzeichen positiv. Angenommen, ‚ hat einen elektrischen Potentialabfall von 5 V auf 3 V. Eine positive Testladung q würde -2q zu ihrer potentiellen Energie hinzufügen (weniger positiv werden), während eine negative Testladung -q in die andere Richtung beschleunigen würde (+ 2 V, von 3 V auf 5 V), aber auch -2q zu ihrem Potential hinzufügen würde Energie (wird negativer). In beiden Fällen nimmt die potentielle Energie ab.
• @eryksun: Während ‚ wahr ist, wird die potentielle Energie gemessen, indem man im Unendlichen Null nimmt, wenn man in Bezug auf denkt Höhe (ein bekannteres Konzept und das ursprüngliche oben), man könnte erkennen, dass man zwar die absolute Höhe (Entfernung zum Massenschwerpunkt der Erde ‚) definieren kann, sich aber in befindet Die meisten Kontexte sind hilfreicher, um die Höhe relativ zu etwas zu definieren, das ‚ etwas näher ist [z die “ natürliche “ Höhe des Geländes]. Wenn z.B. Wenn ein Haus in einem flachen Bereich gebaut wird, kann man den Boden des Untergeschosses als eine Höhe von -2 Metern relativ zum umgebenden Gelände beschreiben.

Spannung ist ein Potentialunterschied. Wenn ich Klemme A eines Geräts an ein Potential von 30 Volt und Klemme B an ein Potential von 20 Volt anschließe. Das Potential von A nach B beträgt 10 Volt, aber das Potential von B nach A beträgt – 10 Volt.

Stellen Sie sich ein hohes Gebäude vor. Um von Etage 30 auf Etage 20 zu gelangen, gehen Sie 10 Etagen hinunter.

Oh, warum nicht ..

Um zu sagen, Sie haben am Punkt eine Spannung von + 5V A bedeutet, dass Punkt A 5 Volt positiver ist als die von Ihnen gewählte Masse.

Wenn Sie sagen, dass Sie an Punkt B eine Spannung von -5 V haben, bedeutet dies, dass „Masse“ 5 Volt positiver ist als Punkt B.

Das Vorzeichen gibt nur die Polarität der Spannung in Bezug auf den Erdungsknoten an.

Der erste Teil dieser Frage wurde bereits sehr gut beantwortet.

Im zweiten Teil können Sie den niedrigsten Versorgungsterminal aus der Stromversorgung nehmen und dann 0 V nennen Jede andere Spannung wäre positiv. Dies wäre jedoch für viele Schaltungen sehr unpraktisch. Übliche Stromversorgungen für eine Operationsverstärkerschaltung sind beispielsweise +12 V und -12 V. Sie könnten den -12V-Ausgang als „Masse“ umbenennen, dann wäre die alte Masse + 12V und die alte + 12V + 24V. Außerdem würden alle Ihre Signale auf +12 V bezogen, und Sie müssten dies jedes Mal berücksichtigen, wenn Sie Dinge messen. Außerdem wird ein Großteil der Leistung zwischen dem höchsten und dem mittleren Ausgang verbraucht (tatsächlich kam die Ladung im oberen Ausgang ursprünglich vom mittleren Ausgang und möchte dorthin zurückkehren), genau wie beim niedrigsten Ausgang. Alles in allem ist es einfacher, den mittleren Ausgang mit 0 V (Masse) zu kennzeichnen und mit positiven und negativen Spannungen zu arbeiten.

All dies ignoriert Erdungsprobleme. Im wirklichen Leben ist die Erdungsleistung der Versorgung oft buchstäblich geerdet, und es wäre einfach seltsam, sich die ganze Erde mit +12 V vorzustellen.

Einige OP-Verstärker, zum Beispiel der Veteran 741, benötigen ihre Versorgung als zwei Spannungen, eine positive und eine andere negativ in Bezug auf den Masse- oder Nullpegel des Signaleingangs und -ausgangs. In diesem Zusammenhang ist es natürlich, von den Versorgungen zu sprechen, die +15 V und -15 V sind (dies sind die üblicherweise für den 741 angegebenen Werte)

Eine Wechselspannung, wie z. B. die Wechselstromversorgung, schwingt positiv und negativ in Bezug auf die Neutralleitung, die sehr nahe am Erdpotential liegt, sodass „Neutral“ als Spannung Null angesehen wird.

Die Spannung zwischen zwei physikalischen Punkten \ $ A \ $ und \ $ B \ $ ist definiert als

\ $ V_ { AB} = – \ displaystyle \ int \ limit_ {A} ^ {B} \ vec {E} .d \ vec {\ ell}, \ $

wobei \ $ \ vec {E} \ $ ist das elektrische Feld auf dem Pfad der Integration.

\ $ V_ {AB} \ $ wird negativ oder positiv (oder nur Null) ) nach dieser Integration. Wenn Sie beispielsweise die Punkte \ $ A \ $ und \ $ B \ $ tauschen, ändert sich das Vorzeichen.

Wenn zum Beispiel Ihr Netzteil Masse, 5 V, -5 V anzeigt, ist Ihr Erdungsanschluss positiv für -5 V, und Sie erhalten auf diese Weise 5 V von der Erde. Wenn Sie die 5-V- und -5-V-Klemmen verwenden, verwenden Sie die -5-V-Klemme als Erdung und erhalten 10 V vom 5-V-Terminal. 5v als Boden. Einfache Frage, einfache Antwort Menschen. Ich weiß wahrscheinlich weniger darüber als alle anderen, die hier kommentiert haben.

Nun, nur um meine zwei Cent einzusammeln, Nehmen wir an, Sie haben ein nicht geerdetes Gerät. Mit +10 Volt erwarten Sie, dass der Strom aus der Batterie über das Widget kommt, und dann … wo? Es sind nur 10 Volt, so dass ein Lichtbogen durch die Luft zum Boden nicht wirklich möglich ist, aber es könnte durch das Gehäuse in die Hand des Benutzers gelangen, oder die Ladung könnte einfach am anderen Ende des Widgets bleiben. Jetzt haben Sie also +10 Volt auf der einen Seite und +8 Volt oder etwas auf der anderen Seite, bezogen auf Masse. Die Perücke sieht jedoch nur einen Unterschied von 2 Volt.

Bei einer + 5V und einer -5V wird der Strom sowohl in das Widget gedrückt als auch aus dem Widget herausgezogen.

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• Ich mag Ihren Ansatz, aber wenn Sie nur eine Seite eines Stromkreises an 10 V anschließen und die andere schweben lassen (beide relativ Masse) Sie werden feststellen, dass das gesamte Gerät 10 V messen sollte, da Sie es gerade auf 10 V aufgeladen haben. Wenn es auf der Tarifseite nur auf 8 V ging, haben Sie einen Abfall von 2 V und es fließt Strom. Dies würde nur passieren, wenn Ihr Messgerät es lädt.

Strom wird nicht durch wandernde Elektronen erzeugt um. Tatsächlich könnte ein Elektron überall herumwandern, ohne dass eine Spannung angelegt wird. Energie kann nicht erzeugt oder zerstört werden. Es kommt von irgendwoher und es geht von irgendwoher. Wenn Sie beispielsweise die Kurbel eines Generators drehen, erzeugen Sie nicht wirklich Strom. Sie übertragen lediglich die Kraft, die Pflanzen von der Sonne absorbiert haben, bevor Sie sie gegessen und verdaut haben. Sie sollten einen solchen Generator als „powered by thermonuclear fusion“ vermarkten.

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• Die Frage lautet “ Was ist eine negative Spannung? “ Diese Antwort behandelt die Frage nicht.