Напряжение при детальном рассмотрении

[koffie]

Здравствуйте!
После раздумий решил обратиться на форум, сам пока прийти к какому-либо решению не могу. В принципе, вопрос мой берет начало при рассмотрении понятия "отрицательное напряжение".

Сам я часто имею дело с гидравлическими расчетами, потому в электричестве для моего ламерского понимания достаточно было аналогии между движением жидкости по замкнутому контуру и электрическим током. Насос - источник ЭДС, гидравлическое сопротивление - сопротивление, потери напора - падение напряжения и т.д. Но вот никак я не могу понять, как может быть отрицательное напряжение? Напряжение - это разность потенциалов. А потенциал - это энергия, которую имеет электрическое поле в данной точке. Т.е. от "минуса" батарейки к плюсу выходят, для наглядности упростим, пять электронов, которым источник ЭДС сообщил по 10 Дж каждому. Пока они добрались до "плюса", они растеряли всю свою энергию (нагрели резистор, например) и к "плюсу" подошли с 0 Дж в кармане каждый. Вроде бы как нам не стоит заморачиваться с абсолютным номиналом этих джоулей (насколько я помню из курса физики), могли эти электроны выйти с 20 Дж, а прийти с 10 - главное, что нас интересует - разница в 10 Дж сохраняется. Абсолютное значение потенциала вроде как никого не интересует, это как потенциальная энергия - от чего хочешь, от того и отсчитывай.

Но, в таком случае, мне непонятно понятие "земля" (на схеме три горизонтальные черточки). Насколько я понимаю, земля - это бездонная бочка, потенциал которой в любом случае равен нулю. Правильно? То бишь, "земля" имеет минимальную энергию? Есть же во всяких схемах точки, в которых потенциал относительно земли отрицательный. Тогда как это расценивать - в этой точке энергия меньше минимума?

Заранее прошу простить за сумбурность изложения.

[luxin]

Поясню по-другому, т.к. я не занимаюсь гидравликой. Напряжение - это разность потенциалов. Земля - это потенциал, который условно принят как нулевой. В качестве аналога можно рассмотреть высоту над уровнем моря. Уровень моря - это и есть нулевой потенциал. Гора - это и есть положительный потенциал (объект, размещенный на ней будет обладать потенциальной энергией). А вот яма, в общем думаю понятно. Чтобы объект поднять из ямы необходимо затратить энергию, поэтому объект расположенный в яме обладает отрицательной энергией. Как-то так.

[Света]

Земля для электрического тока - это обычный проводник. Если мы плюсовой вывод батарейки закопаем, то есть, соединим с проводом, под названием "Земля", то относительно Земли на не закопанном выводе батарейки будет минус.
viewtopic.php?f=11&t=1982

[mozgososik]

В качестве аналога можно рассмотреть высоту над уровнем моря

Возьми в качестве аналога маятник
нижнее положение 0 право-лево +.-
может так понятнее...

[luxin]

Так понятней по-моему. Маятник немного не то, он больше подходит для пояснения переменного напряжения.
Так как я пояснил проще пояснить дифференциальное напряжение, почему тестер показывает со знаком минус, когда мы меняем щупы местами и т.д.

[KaRaTeL]

Просто берут точку на схеме, и принимают, что её напряжение 0, и относительно неё уже измеряют остальные напряжения, вот и может получится отрицательное напряжение. Если же взять за 0 точку, где отрицательное напряжение самое низкое, то все напряжения на схеме будут положительными, но так делать неудобно.

[koffie]

Потенциал - это какая-то энергия на единицу заряда. Так вот - как энергия может быть отрицательной? ну например, относительно земли, у которой минимальный, нулевой потенциал, как мы выяснили. Или нет? Может быть, земля - это точка с нулевым зарядом, а не потенциалом (энергией)? Тогда это существенно меняет дело.

[просто КОТ]

Под потенциалом здесь мы принимаем разность потенциалов, относительно земли.
Фактически, земля это просто кусок схемы, относительно которого смотрят напряжение на всей схеме.
В той же гидравлике, напряжение можем считать давлением. Только вот что-бы давление замерять в кокойто трубе, надо сунуть к трубке манометр. А вольтметр надо сунуть к проводу и ещё куда-то, что б электроны потекли. Вот это "общее" куда-то и берут за землю!

[MIF]

Земля - это опора, пол рассматриваемого этажа в бесконечном небоскрёбе, где такие же коробки с опорами расположены со всех сторон. Человек живёт в своей клетке, ходит опираясь на пол своего этажа, считая что он на "Земле", но при землетрясении вспоминает, что это маленькая клетка. А вылетев на орбиту в отдельной клетке, космонавт понимает, что утвердить основание, при желании, можно в любом месте - это и будет "Земля".

Земля так же является понятием, объединяющим основу для двух клетей, двух этажей, двух и более конструкций. Не даром иногда говорят - "мы организуем общую Землю", "проводим общую шину Земли" - т.о. мы создаём общую площадку для взаимодействия.

Напряжение и ток - это следствия и привлечение более высоких энергий, но в электротехнике этим принято пренебрегать для установления всё той же общей площадки взаимодействия, только не электрической, а теоретической.

КАР. Мой текст - это тоже заземление, но уже на уровне сознаний сочитателей. Ёмкость нашего организма подчиняясь сознанию может улавливать "громоотводом ума" разные мысли и, при желании или необходимости, разряжаться на "общую Землю", коей в данном случае является площадка РадиоКота.

[luxin]

Задача: было 3 яблока, а забрали 5. Вроде решения нет, но математически 3-5=-2 и все вроде решается. И таких примеров много: отрицательный спектр, прямоугольный импульс и др - все это математические абстракции. А энергию можно поглотить, а можно излучить.

[ploop]

Потенциал - это какая-то энергия на единицу заряда. Так вот - как энергия может быть отрицательной?

В электронике не оперируют понятием "потенциал". Есть понятие "напряжение", которое есть разность потенциалов. А вот разность вполне может быть отрицательной, смотря что из чего вычитать.

[KaRaTeL]

На понятном вам языке: если взять за 0 атмосферное давление, то давление больше будет положительным, а разряжение - отрицательным, вакуумметр измеряет отрицательно давление, вот так. Напряжение - потенциал точки, в которой измеряем минус потенциал "нуля", точки напряжение на которой 0.

[koffie]

Под землей я имел в виду именно матушку-землю, со вкопанным в нее железным стержнем, если угодно. Если к схеме в любой, но только одной точке присоединить этот стержень, то токораспределение не изменится, насколько я помню. Тут вопрос в другом. Мне вот что не понятно: когда возникает электрический ток, электроны ,которые имеют максимальную энергию - потенциал (сидят на "минусе") , движутся к точке, которая имеет минимальную энергию - потенциал? То есть от максимума до нуля а не от половины максимума до минус половины максимума? Хотя, если смотреть на прилагаемую картинку, как раз ближе вариант №2.

sch1.jpg

(19.82 КБ) 953 скачивания

Если говорить условно: у меня на одном конце есть пять электронов с энергией в 1Дж, а на другом конце просто нейтральные атомы. Потечет ли в этом случае ток? Или же на другом конце обязательно должно быть пять голых протонов с энергией -1Дж? Или с энергией 0 Дж?


Земля, которая на картинке - я так понимаю, это не точка с минимальной энергией (потенциалом), потому что может быть и меньше, с минусом. Что же тогда в таком случае земля? Точка с просто постоянным потенциалом? Или точка с нейтральным зарядом? Еще раз повторюсь, под землей я подразумеваю нашу Землю - что-то суперогромное, куда сколько тока не лей, ничего в состоянии этого суперогромного не изменится.

[ploop]

Что же тогда в таком случае земля?

Это в любом случае просто точка отсчёта.
Небольшая схема, например какой-нибудь электронный выключатель, имеет свою землю, относительно которой на схеме всё рассчитывается. Но физически, во время работы, земля этой схемы находится под напряжением 220В относительно реальной земли (почвы), и так далее.

Что такое "высота холодильника"? Столько она? 2 метра. А относительно чего? Земли? Уровня моря? Глобальных координат солнечной системы?
Нет, измеряется относительно пола. Пол - наша локальная земля. Так же и на схемах.

[koffie]

Это все понятно - относительно относительности, и все мы это знаем. Этим понятием хорошо оперировать, когда у нас замкнутая система. Если же появилась хотя бы одна точка, где потенциал зафиксирован, и его уже нельзя принять за относительный - вот тогда уже и начинаются интересные вещи. Вот другая схема

sch2.jpg

(19.42 КБ) 971 скачивание

К минусу батарейки от земли течет ток 12 мА. Вопрос скорее так стоит: он течет от места с большим содержанием энергии к месту с меньшим содержанием энергии? Или от места с большим зарядом к месту с меньшим зарядом? Чувствуете разницу - заряд или энергия?

[просто КОТ]

Он течёт от места скопления электронов (заряд -) к месту скопления дырок (заряд +) или туда, где нет ни дырок ни электронов (заряд 0). В данном случае от минуса к земле.

[КРАМ]

Электрон может обладать потенциальной энергией, если он находится в потенциальном электрическом поле. Электрон может обладать кинетической энергией, если он имеет некую скорость относительно некоторой системы отсчета.
Вы пытаетесь говорить о потенциальной энергии.
Электрон не будет двигаться если не будет электрического поля. Электрическое поле может быть вихревым или потенциальным. Потенциальное само по себе может возникать лишь между ДВУМЯ ПРОТИВОПОЛОЖНЫМИ ПО ЗНАКУ ЗАРЯДАМИ.
Это означает, что получить отдельный электрон из нейтрального мира без создания противоположного заряда никак невозможно.

[ploop]

Вопрос скорее так стоит: он течет от места с большим содержанием энергии к месту с меньшим содержанием энергии? Или от места с большим зарядом к месту с меньшим зарядом? Чувствуете разницу - заряд или энергия?

Какие заряды, какие энергии? Выбросьте это из головы. Зарядов тут нет. Энергия - химическая.
Батарейка - это обычный насос в терминах гидравлики. Всё остальное - замкнутый круг, трубка, цепь. Просто один участок этой цепи берётся за точку отсчёта, и называется общим проводом, или землёй.

[luxin]

Все относительно, без точки отсчета возникает неопределенность. Кстати движение электронов противоположно направлению тока.

[koffie]

Вы на мой вопрос не ответили: электроны движутся потому что их на противоположном конце ожидает точно такой же по величине, но противоположный по значению заряд (в таком случае как могут электроны с минуса батарейки на землю стекать?), или потому что на другом конце энергия меньше, чем энергия электронов? Если брать гидравлику, то там вот такая ситуация: частицы жидкости с большей энергией движутся в сторону меньшей энергии. Им, собственно говоря, создавать минус на другом конце необязательно, хотя его появление и возможно, например, на всасе насоса.