¿La conexión a tierra en un circuito no es más que una ruta de retorno?

El terreno es algo que definimos como terreno.

Los voltajes no existen en un nodo. Existen entre nodos; describe la diferencia de potencial entre dos puntos, una medida de cómo los electrones ansiosos desean fluir de uno a otro. Una diferencia positiva significa que quieren fluir hacia ese nodo, una diferencia negativa significa que fluyen fuera de ese nodo.

Dado que sería torpe hablar siempre de dos nodos, a menudo definimos algo como "tierra". Decimos que este es el nodo en el que se medirán todos los demás voltajes.

En muchos circuitos de suministro único, la conexión a tierra también es el camino de retorno final para las corrientes: la corriente convencional comienza en el punto más positivo desde sus flujos hasta el punto más negativo. Los electrones, sin embargo, son cargas negativas y fluyen de lo negativo a lo positivo. Salen del terminal de tierra de su batería y entran en el terminal positivo.

Tierra, o más específicamente "potencial de tierra" es simplemente un nodo de referencia dentro de su circuito.

Los voltajes no son cosas absolutas, sino una diferencia de potencial entre dos nodos en un circuito. En otras palabras, una tensión siempre se mide como la diferencia entre dos puntos en un circuito.

Para facilitar el análisis del circuito, tendemos a utilizar un solo nodo en el circuito (generalmente el punto con el potencial más bajo, pero no siempre) y medimos todos los voltajes relativos a este punto cero, ya que facilita el cálculo. Este punto 0V es lo que llamamos terreno.

La corriente fluirá a través del suelo (asumiendo que hay un camino completo), pero no es necesariamente el "camino de retorno"; la corriente puede fluir hacia el suelo, sí, pero también puede fluir hacia afuera. Es simplemente el punto en el circuito que llamamos 0V.

  

Dado que una batería separa electrones y protones en extremos opuestos

Las baterías realmente no recolectan protones en un extremo y electrones en el otro, aunque tienes razón en que hay una acumulación de electrones en un extremo.

Una batería utiliza reacciones químicas redox que oxidan el ánodo (el material del ánodo pierde los electrones) y reduce el cátodo (el material del cátodo gana electrones). El proceso genera un voltaje porque, como usted dice, tiene un exceso de electrones en un extremo y una deficiencia de electrones en el otro.

Cuando conectas un circuito entre el ánodo y el cátodo, el exceso de electrones libres en el ánodo fluye a través de tu circuito al cátodo (recuerda, cat hodes are puss itive = ^ _ ^ =) para igualar la carga. Esta es la razón por la que una batería química se agota: la reacción se queda sin material para redox.

  

Y dado que los cortocircuitos implican un camino no intencionado hacia el suelo

No necesariamente. Un cortocircuito es simplemente una ruta de corriente no intencionada entre dos nodos en un circuito. Uno de los nodos podría estar molido, pero no tiene que estarlo.

Por ejemplo, podría cortocircuitar los rieles de 5 V y 12 V en una PSU de computadora. Esto no implicaría un cortocircuito a tierra, pero aún así sería perjudicial. En este ejemplo, los electrones que fluyen a través de este cortocircuito no quieren ir al suelo, simplemente quieren encontrar una ruta a un punto de menor potencial y que fluya de 12V a 5V hará exactamente eso.

Por supuesto, en el extremo, la corriente solo fluye en trayectorias circulares, por lo que al final los electrones que entran en un circuito siempre serán iguales a los electrones que salen del circuito.

Es tanto un camino de retorno como un escudo. Cualquier superficie metálica cerrada (o casi cerrada) reflejará ondas electromagnéticas. Por lo tanto, ayuda a proteger las señales sensibles de la interferencia externa, o evita que las huellas ruidosas en la placa las irradien.

Mirar el camino de retorno como un camino donde los electrones fluyen hacia atrás, simplifica demasiado las cosas. El flujo de electrones de la ruta depende más que de la ubicación de la fuente de alimentación. Si tiene señales de alta frecuencia (donde las señales de "alta" comienzan tan bajas como un par de kHz), la ruta de retorno no seguirá la ruta "más corta", sino que se concentrará en el plano de tierra debajo del cable. Hubo un buen artículo de dos partes en planos terrestres y el flujo actual en EDN hace un tiempo:

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