Warum brauche ich beim Simulieren eines Stromkreises eine Erdung? Ich dachte, die Spannung sei relativ zwischen zwei Knoten!

Elektronik ist für mich sehr neu.

Ich nahm die grundlegendste Schaltung, an die ich denken konnte: Eine Spannungsquelle von 1 V und einen Widerstand von 1 Ohm

Soweit ich weiß, sollte ich einen Strom von (I = V / R) 1 Ampere erhalten. Aber die Simulation gibt keine Lösung und sagte, ich hätte Boden haben sollen.

Warum sollte ich Masse haben, wenn ich eine Spannungsquelle habe, die Potentialunterschiede von beiden Seiten aufweist?

Ich schließe die Schaltung an:

https://www.circuitlab.com/circuit/839aaj6y5a6t/simplest-circuit/

Sie haben absolut Recht: Die Spannung wird nur zwischen zwei Knoten definiert.

In vielen elektronischen Schaltkreisen gibt es ein Konstantspannungsnetzteil, das mit vielen Teilen des Schaltkreises verbunden ist. Konventionell ist der positivere Anschluss des Netzteils mit "V +" oder "Vcc" oder ...

Üblicherweise wird der negativere Anschluss der Stromversorgung als "Masse" bezeichnet.

Üblicherweise zeichnen wir in Schaltplänen oft weder das V + -Netz noch das Erdungsnetz. Stattdessen verbinden wir Dinge mit einem V + Symbol oder einem Erdungssymbol.

Und schließlich, durch Konvention , wenn wir über die Spannung sprechen an einem beliebigen Punkt in der Schaltung, sprechen wir implizit über die Spannung zwischen diesem Punkt und dem Boden Netz.

Ihr Simulationswerkzeug erkennt einfach diese letzte Konvention an. Daher ist ein Referenznetz erforderlich, das als Masse bezeichnet wird.

* oder eine Annäherung hieran

Die Besonderheiten der Frage sind:

Soweit ich weiß, sollte ich einen Strom von (I = V / R) 1 Ampere erhalten. Aber die Stimulation gibt keine Lösung und sagt, ich hätte Grund haben sollen.

Warum sollte ich Masse haben, wenn ich eine Spannungsquelle habe, die Potentialunterschiede von beiden Seiten aufweist?

Es kommt darauf an, wie Simulatoren funktionieren. Simulatoren benötigen einen Referenzpunkt und dieser Referenzpunkt ist mit dem GND-Symbol gekennzeichnet. Intern bestimmt die Engine die Systemgleichung und die Reaktionen anhand dieser Referenz.

Diese Einschränkung existiert in der realen Welt aufgrund der Physik nicht.

Normalerweise wird davon ausgegangen, dass die Minus-Seite (-) des Stromversorgers 0 V beträgt. Wenn Sie also die Masse mit der Minus-Seite verbinden, beträgt diese 0 V und die Plus-Seite (+) 1 V (GND +) Differenz = 0 + 1 = 1) V.

Wenn Sie den Boden auf die Plus-Seite legen würden, wäre die Minus-Seite -1V.

Du liegst ziemlich richtig. Der "Ausgangs" -Knoten kann keine Spannung messen, es sei denn, er teilt dem anderen Punkt mit, mit dem er verglichen werden soll. Das ist der einzige Zweck des "Grundpunktes".

Wenn Sie nicht nach einer zu messenden Spannung fragen, könnten Sie denken, dass sie zumindest einen Strom an einem Knoten messen könnte. Die SW muss jedoch die Spannungen berechnen, um die Ströme zu berechnen, und benötigt daher einen Erdungsbezugspunkt für ihre eigenen Berechnungen.

Warum sollte ich Masse haben, wenn ich eine Spannungsquelle habe, die Potentialunterschiede von beiden Seiten aufweist?

Der Grund ist, wie Sie die Schaltung beschreiben. Du hast recht. Die gesamte Spannung liegt über 2 Punkten. Es gibt kein "Was ist die Spannung am Punkt IN", Sie können nur sagen, "Was ist die Spannung zwischen IN und OUT".

Um das Sprechen (und Nachdenken) über eine Schaltung zu vereinfachen, ist es daher üblich, etwas in der Schaltung als "dies ist Null" zu deklarieren und es "Masse" zu nennen. Sie können also "Spannung an IN ist 1 V" sagen, aber Sie meinen tatsächlich "Spannung zwischen Masse und IN ist 1 V".

Es wird erwartet, dass ein Simulator ohne Boden nicht funktioniert, wenn man ihn nur ansieht. Es zeigt Spannungen "an Punkten", nicht "zwischen Punkten". Ohne Festlegen des Bodenpunkts ist es nicht möglich, die Ergebnisse auf diese Weise darzustellen. Daher ist es sinnlos, die Simulation überhaupt auszuführen.

Ich vermute, dass es einige Simulatoren gibt, die funktionieren würden. Es ist kein technisches Problem, es ist das Problem, wie die Ergebnisse präsentiert werden .

Eigentlich braucht man keinen "Boden". Was Sie brauchen, ist eine Verbindung zwischen der Unterseite des Widerstands und dem unteren (negativen) Anschluss der Spannungsquelle. In einem Simulator erfolgt dies über eine Verbindungsliste. Wenn diese beiden an eine Wasserleitung, die Oberseite einer Tesla-Spule, die 220-Volt-Wechselspannung, die Oberseite eines Van-De-Graf-Generators oder Ben Franklins Drachen angeschlossen sind, ist der Strom im Widerstand, der vom Simulator berechnet wird, derselbe .

Gehen Sie zurück zu Ihrem Simulator und stellen Sie sicher, dass es Verbindungen zu ZWEI VERSCHIEDENEN Punkten an der Spannungsquelle und zu zwei verschiedenen Punkten am Widerstand gibt.

Denken Sie daran: Widerstand ist zwecklos!

Ich werde versuchen, Ihre Frage streng mathematisch zu beantworten. Sie werden verstehen, warum der arme Kerl namens Simulator hier keine Lösung finden kann.

Ihre Schaltung ist wie folgt

Rufen wir das obere Terminal A und das untere Terminal B an, wie in der Abbildung gezeigt.

$V_A - V_B = 1V$

Das wissen wir auch vom Widerstand her

$I = (V_A - V_B) / R$$I= 1$

$V_A$$V_B$$V_A - V_B = 1$

$V_A=5$$V_B=4$$V_A-V_B=1$

$V_A$$V_B$

Alle Spannungsunterschiede und Ströme sind noch definiert. Absolute Spannungen sind es jedoch nicht.

Zur Festlegung der absoluten Spannung (und zum Auswerfen einer Lösung durch den Simulator). Sie benötigen eine Referenz. Diese Referenz wird normalerweise als Grund gewählt.

$V_A$$V_B$

$V_B=0$

$V_A=1$$V_B$

Denken Sie an eine noch einfachere Situation:

Nehmen wir an, dass es ein 20-stöckiges Gebäude gibt (sagen wir, dass jede Etage 10 Fuß hoch ist). Nehmen wir an, Sie stehen im 12. Stock des Gebäudes.

Wenn dich jemand fragt, auf welcher Höhe du stehst ..

Was wäre deine Antwort?

120ft? Bist du sicher ?

Was ist, wenn sich das Gebäude auf dem Mount Everest befindet (der sich etwa 30000 m über dem Meeresspiegel befindet)?

Obwohl Sie sagen können, dass von der 0. Etage bis zu Ihnen .. der Unterschied beträgt 120ft. Obwohl Sie sagen können, dass von der 1. Etage bis zu Ihnen .. der Unterschied beträgt 110ft.
Sie können Ihre absolute Höhe nur definieren, wenn Sie wissen, von wo aus Sie messen.

Wenn Sie am Mt. Everest bauen und Ihre Referenz ist der Meeresspiegel. Dann beträgt die Höhe, in der Sie stehen, 29000 Fuß + 120 Fuß.

Wenn Ihre Referenz jedoch die 0. Etage ist, beträgt die Höhe 120 Fuß.

Ich hoffe, Sie verstehen die Schwierigkeit, mit der der Simulator konfrontiert ist.

Simulieren Sie die folgenden zwei Schaltkreise und Sie werden verstehen, wovon ich spreche.

1. Der Zeroth-Boden ist die Referenz:

2. Meeresspiegel als Referenz:

Alles Gute !!

Eigentlich gibt es zwei Gründe.

Erstens ist es eine Simulation. In der realen Welt erhalten Sie 1 A ohne Erdung, wenn Sie eine 1-V-Stromquelle (mit einer hohen Stromkapazität (was bedeutet, dass eine leistungsstarke Spannungsquelle keine normale AA-Batterie ist)) an einen 1-Ohm-Widerstand anschließen.

Aber..

Zweitens wird es auch in der realen Welt verwendet, um negative Spannungen zu erzeugen. Und der Simulator möchte wissen, welchen Sie versuchen. Wenn Sie die negative Seite der Stromquelle erden, ist der Stromkreis der Equalient, da Sie ihn nicht geerdet haben (fast der Equalient). Wenn Sie jedoch die positive Seite der Stromquelle erden, ändert die Funktion des Stromkreises nichts an den Messwerten des Stromkreises Wille und das würde einen Unterschied machen.

Wenn Sie im ersten Beispiel den unteren Teil (- Ende) mit 1 V und 0 Volt (Masse) erden, beträgt die Differenz 1 V und der Strom 1 A. Beim zweiten Beispiel werden Sie jedoch den oberen Teil (+ Ende) erden haben -1 V unten und 0 Volt oben, die Differenz beträgt 1 V und der Strom beträgt 1 Ampere. Die beiden Schaltkreise funktionieren genau gleich, aber die Messwerte sind +1 bis 0 gegenüber 0 bis -1. Und sie unterscheiden sich in dieser Hinsicht. SO fragt der Simulator Sie nach einer Entscheidung, welche Sie erweitern möchten.