No hay "ruta de baja resistencia de la batería directamente a tierra" en su circuito.

La corriente siempre está "buscando ir a tierra", pero no puede llegar a través del interior de la batería. Las técnicas de construcción de baterías son muy variadas, pero todas consisten en algún tipo de barrera interna que impide que las cargas móviles internas de una polaridad puedan alcanzar las cargas netas internas de la polaridad opuesta. Si eso fuera posible, la batería no contendría ninguna energía potencial (la capacidad de hacer un trabajo útil).

Debido a que las cargas positivas y negativas en la batería no pueden recombinarse internamente, la única forma en que se pueden alcanzar es viajar a través del circuito externo (ruta) que proporciona. Por lo tanto, los cargos están "obligados" a realizar un trabajo útil en su ruta externa porque están "buscando ir a tierra".

La corriente (en la convención de EE) fluirá desde el terminal positivo. Así que el único camino hacia abajo es a través de su cadena de resistencia. Curiosamente, un circuito conectado a "tierra" (Tierra o de otro tipo) no necesariamente no verá voltajes más bajos.

La corriente no se "detiene" en el suelo. Esto es Ley de voltaje de Kirchhoff . En su esquema, no haría ninguna diferencia si cambiara la batería. Los voltajes (relativos a "tierra") serían ahora negativos.

Bien, digamos que cambiamos la batería ...

  

Digamos que cambiamos la batería y la corriente fluye desde la parte inferior de   La batería, acercándose a la primera resistencia. No elegiría actualmente   ¿El camino de tierra sobre la primera resistencia?

Podría ser interesante (si no es divertido) pensar en los electrones como personas pequeñas. Cada persona está motivada por dos cosas:

1. Alejarse de otras personas similares que encuentre molestas (otros electrones)
2. Salir con (ir hacia) personas que encuentran atractivas (cargos positivos).

Ese proceso es la razón por la que las corrientes circulan - ( must! ) fluye en los bucles. Olvida el "suelo" por un minuto. Creo que el circuito y los conceptos tienen sentido para ti.

Te estás atascando en el concepto de suelo. La razón es que los electrones y la "tierra" no son intuitivos porque es una metáfora mixta. "suelo" se supone que representa el "potencial más bajo" en el sistema. No siempre Nada en la física exige eso, es solo terminología.

Lo que realmente representa en la práctica en un circuito simple como este (y por qué enseñamos el concepto de "referencia" o mejor "referencia") es que representa el lugar donde las cargas móviles desearían ser . En este caso, es el terminal negativo de su batería.

En ingeniería eléctrica, estamos atados a la convención de que la corriente se define en términos del flujo de cargas positivas . Por lo tanto, las cargas positivas querrían estar en "tierra" (el punto más negativo - más bajo del sistema). Los flujos de electrones reales se revierten de esta convención, que es, sospecho, la fuente de su confusión.

Pero incluso eso no es toda la historia ya que "terreno" es solo un potencial de referencia y nada lo obliga a ser el potencial más bajo absoluto en el circuito. Realmente es solo un punto arbitrario donde decimos que el potencial es de 0 voltios. El voltaje es una medida diferencial y no se puede definir sin un punto de comparación.

Entendiendo el símbolo de tierra

Por el bien de este circuito, el símbolo de tierra no es estrictamente necesario para comprender el divisor de voltaje. Simplemente alude al hecho de que este es el punto donde el nodo (-) de la batería se conectaría a una tierra física de algún tipo cuando se colocara en un recinto.

Esto tarda un minuto en entenderse por primera vez.

Cuando tienes cualquier voltaje, realmente estás hablando de la diferencia de voltaje entre dos nodos. Si no se especifica un segundo nodo, se supone que debe implicar por convención que hacen referencia desde el suelo (a menudo denominado common en circuitos de CC).

Es como preguntar "¿Cuál es la elevación de esta computadora?" Puede significar la elevación en relación con el nivel del mar o puede significar en relación con el piso, pero también puede elevarse desde, por ejemplo, sus rodilleras o el techo o cualquier otra cosa que pueda imaginar.

Entonces, lo que realmente hace una batería es que crea una diferencia de voltaje entre el terminal negativo y el terminal positivo de la batería.

Entonces, ¿cuál es el punto de tener un símbolo de tierra real atado al terminal (-) de la batería? Hay unas pocas razones. Primero, cada vez que haya una corriente en movimiento, habrá un campo magnético inducido que se enrolla en el sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del núcleo del cable (regla de la mano derecha). Además, en cualquier entorno podría haber campos magnéticos aleatorios provenientes de las luces, de las ondas de radio, del sol, etc. También puede obtener electricidad estática que está influenciada por la humedad, los materiales del entorno, etc. Debido a que toda esta radiación magnética dispersa podría estar presente cerca de su circuito, y cualquier pieza de metal puede actuar como una antena que transforma el campo magnético en eléctrico. actual, su circuito podría obtener una corriente eléctrica no deseada y no planificada, que podría interferir con lo que el circuito está diseñado para lograr y, en algunos casos, puede ser inseguro.

Entonces, la solución es designar un terminal para conexión a tierra y luego conectar el terminal (-) de su suministro de voltaje, junto con el chasis de su gabinete, o si se conecta a una toma de corriente eléctrica del edificio, una conexión a la tierra, que en realidad es un polo físico enterrado literalmente en el suelo, como en la tierra.

Básicamente, si dejaste el símbolo de tierra fuera de tu circuito divisor de voltaje, podrías analizarlo exactamente de la misma manera, y no tendrías ningún problema hasta que realmente construyas el dispositivo y tengas ruido.

Esperemos que esto explica el terreno. Ahora para analizar realmente el circuito.

Analizando el circuito

Se muestran cuatro terminales, por lo que puede obtener voltajes (referenciados a tierra) en los cuatro. Numeremos estos 1-4 de arriba a abajo.

1 debe ser sencillo. Es 15V: está conectado directamente al terminal (+) de la batería.

4 también debe ser sencillo por la misma razón. Es 0V. ¿Cuál es la diferencia entre tierra y tierra? Cero.

Ahora, la clave para comprender 2 y 3 es que usted asume que la corriente no puede salir de los terminales . Por un lado, no está conectado a nada. Para dos, generalmente en circuitos que tratan con voltajes de salida de un dispositivo, se conectarán a dispositivos con entradas que tienen impedancia "infinita" (es decir, resistencia en este contexto). Pongo el infinito entre comillas porque técnicamente no es infinito, pero para todos los efectos, puedes asumir que la resistencia es tan grande que la cantidad de corriente que realmente puede escapar podría considerarse como cero.

Esto significa que la corriente tiene exactamente un camino a tierra, y es a través de las resistencias. Esto significa que la corriente que atraviesa estos resistores debe ser la misma (consulte Ley actual de Kirchoff ).

Para que pueda obtener la resistencia total del circuito agregando R1 + R2 + R3 = Rtotal . Usted puede resolver para la corriente utilizando la ley de Ohm. V = IR, entonces 15V/Rtotal = I

Ahora puede regresar y notar que I * R1 produce una caída de voltaje. Entonces 15V - I*R1 = Voltage of Terminal 2 .

Ahora puede notar que I * R2 también produce una caída de voltaje. Entonces Voltage of terminal 2 - I*R2 = Voltage of terminal 3.

Ahora ya sabes los voltajes de todos los nodos.

Suponiendo que no haya nada conectado a cada uno de los puntos del circuito (es decir, sin condiciones de carga), cada nodo tendrá un cierto voltaje con respecto a la tierra que depende de los valores de las resistencias. Una vez que agrega una carga (resistencia, por ejemplo) entre cualquiera de los puntos y tierra, o cualquiera de los puntos mismos, la resistencia cambia y el voltaje en cada nodo cambia.

No puede transferir la corriente a tierra y no pasar por el divisor de voltaje, ya que el divisor de voltaje lo ayuda a formar un circuito completo a través del cual puede fluir la corriente.

Si desconecta las resistencias del circuito, la corriente no puede fluir a ninguna parte porque el aire es un conductor pobre para voltaje muy bajo. Tan pronto como haya algún camino, la corriente lo tomará. No hay un camino alternativo para la corriente que pasar por todas las resistencias. La corriente es "perezosa" y tomará el "camino más fácil". La trayectoria de las resistencias es una resistencia más baja que la resistencia infinita del circuito abierto.

Por cierto, la mejor comprensión de estos conceptos es generalmente mediante la práctica de resolver redes resistivas. Uno que recomendaría es Circuitos eléctricos de Nilsson y Riedel . Cubre todo desde el principio y tiene muchos ejercicios. También puede encontrar el manual de soluciones para revisarse usted mismo

La marca de tierra que ve en la parte inferior, es el mismo punto de tierra que el terminal negativo de la batería. Está allí como para la notación en su esquema, no es una conexión separada.

En este esquema basado en baterías, la corriente debe fluir a través de las resistencias. Si tuviera un cable del lado positivo al lado negativo, sin resistencias, entonces el divisor de voltaje no obtendría ninguna corriente, ya que está creando un cortocircuito.