¿Por qué necesito una conexión a tierra al simular un circuito? ¡Pensé que el voltaje era relativo entre dos nodos!

Usted es absolutamente correcto: el voltaje solo se define entre dos nodos.

En muchos circuitos electrónicos hay una fuente de alimentación de voltaje constante * que se conecta a muchas partes del circuito. Por convención , el terminal más positivo de la fuente de alimentación tiene la etiqueta "V +" o "Vcc" o ...

Por convención , el terminal más negativo de la fuente de alimentación se llama "tierra".

Por convención , a menudo no dibujamos ni la red V + ni la red de tierra en los diagramas de circuitos. En su lugar, conectamos cosas a un símbolo V + o, a un símbolo de tierra.

Y finalmente, por convención , cada vez que hablamos del voltaje en en cualquier punto del circuito, estamos hablando implícitamente del voltaje entre ese punto y la red de tierra. .

Su herramienta de simulación simplemente está cumpliendo con la última convención. Por lo tanto, requiere una red de referencia llamada tierra.

* o, alguna aproximación de los mismos

los detalles de la pregunta son:

  

Por lo que entiendo, debería obtener un valor de (I = V / R) 1 Amper. pero   la estimulación no da una solución y, como he dicho, debería haber   suelo.

     

¿Por qué debería tener conexión a tierra si tengo una fuente de voltaje que da   ¿Diferencias potenciales de sus dos lados?

Se trata de cómo funcionan los simuladores. Los simuladores requieren un punto de referencia y este símbolo de referencia está designado por el símbolo GND. internamente, el motor determinará la ecuación del sistema y las respuestas con respecto a esta referencia.

Esta limitación no existe en el mundo real debido a la física.

Normalmente se "asume" que el lado negativo (-) del proveedor de energía es 0V, por lo que si conecta la tierra al lado negativo, será 0 V. y el lado positivo (+) será 1V (GND + diferencia = 0 + 1 = 1) V.

Si pusieras el terreno en el lado positivo, el lado negativo sería -1V.

Tienes toda la razón. El nodo de "salida" no puede medir un voltaje a menos que se le indique al otro punto para que lo compare. Ese es el único propósito del punto "terreno".

Si no solicita que se mida un voltaje, podría pensar que al menos podría medir una corriente en un nodo. Pero el SW necesita calcular los voltajes para poder calcular las corrientes, por lo que necesita un punto de referencia de tierra para sus propios cálculos.

  

¿Por qué debería tener conexión a tierra si tengo una fuente de voltaje que ofrece diferencias de potencial desde sus dos lados?

El motivo es cómo se describe el circuito. Tienes razón. Todo el voltaje es a través de 2 puntos. No existe tal cosa como "cuál es el voltaje en el punto IN", solo puedes decir "cuál es el voltaje entre IN y OUT".

Por lo tanto, para simplificar hablar (y pensar) sobre un circuito, es una práctica común declarar algo en el circuito como "esto es cero" y llamarlo "tierra". Así que puedes decir "El voltaje en IN es 1V", pero lo que realmente quieres decir es "Voltaje entre masa y IN es 1V".

Se espera que un simulador no funcione sin terreno con solo mirarlo. Muestra los voltajes "en puntos", no "entre puntos". Sin establecer el punto de partida, no es posible presentar resultados de esta manera, por lo que no tiene sentido ejecutar la simulación en absoluto.

Sospecho que hay algunos simuladores que podrían funcionar. No es un problema técnico, es el problema de cómo se presentan los resultados .

En realidad, no necesitas un "terreno". Lo que necesita es una conexión entre la parte inferior de la resistencia y el terminal inferior (negativo) de la fuente de voltaje. En un simulador esto se hace mediante una lista de conexiones. Si estos dos están conectados a una tubería de agua, la parte superior de una bobina de Tesla, la alimentación de CA de 220 voltios, la parte superior de un generador de Van De Graf o la cometa de Ben Franklin, la corriente en la resistencia calculada por el simulador será la misma .

Vuelva a su simulador y asegúrese de que haya conexiones a DOS puntos DIFERENTES en la fuente de voltaje y en dos puntos diferentes en la resistencia.

Recuerda: ¡la resistencia es inútil!

Intentaré responder tu pregunta en un sentido estrictamente matemático ... Comprenderá por qué el pobre tipo llamado simulador no puede encontrar una solución aquí.

Su circuito es el siguiente

PermitellamaralterminalsuperiorAyalinferiorBcomosemuestraenlafigura.

Ahorasabemosporsufuentedevoltaje \ $ V_A - V_B = 1V \ $

También sabemos por el lado de la resistencia que

\ $ I = (V_A - V_B) / R \ $ cual es \ $ I = 1 \ $

Ahora puedo darte un número infinito de \ $ V_A \ $ y \ $ V_B \ $ que aún satisface \ $ V_A - V_B = 1 \ $

por ejemplo \ $ V_A = 5 \ $ & \ $ V_B = 4 \ $  aún da \ $ V_A-V_B = 1 \ $ Y esta es una solución válida.

¿Puedes ver por qué el simulador no puede resolverlo? Bcz, no hay una solución única para \ $ V_A \ $ o \ $ V_B \ $ aquí.

Todas las diferencias de voltaje y corrientes aún están definidas .. Pero los voltajes absolutos no son ...

Para que se defina el voltaje absoluto (y para que su simulador arroje una solución). Necesitas una referencia. Esa referencia se suele elegir como suelo.

Cuando define \ $ V_A \ $ o \ $ V_B \ $ entonces existe una solución única.

La práctica general es ... make \ $ V_B = 0 \ $

Vemos que luego la Solución para \ $ V_A = 1 \ $ Puede forzar a \ $ V_B \ $ a cualquier otro voltaje.

Piensa en una situación aún más simple:

Digamos que hay 20 edificios de pisos (digamos que cada piso tiene 10 pies de altura). y digamos que estás parado en el piso 12 del edificio.

Si alguien te pregunta a qué altura estás de pie ...

¿Cuál sería tu respuesta?

120 pies? Estás seguro ?

¿Qué pasa si el edificio está en Mt.Everest (que a unos 29000 pies desde el nivel del mar)?

Aunque puedes decir eso desde el piso 0 hacia ti ... la diferencia es de 120 pies. Aunque puede decir que desde el primer piso a usted ... la diferencia es de 110 pies.
No puede definir su altura absoluta a menos que sepa de dónde está midiendo.

Si usted está construyendo está en Mt.Everest y su referencia es el nivel del mar. entonces la altura a la que estás parado es de 29000 pies + 120 pies.

Sin embargo, si su referencia es el piso 0, la altura es de 120 pies.

Espero que entiendas la dificultad que enfrenta el simulador.

Simule los dos circuitos siguientes y entenderá de qué estoy hablando ...

1. Siendo el piso Zeroth la referencia:

2. Elniveldelmareslareferencia:

Todo lo mejor !!

En realidad hay dos razones.

Primero Es una simulación. En el mundo real, si conecta una fuente de alimentación de 1 V (con una capacidad de corriente alta (lo que significa una fuente de voltaje potente no es una batería de tipo AA común)) a una resistencia de 1 Ohm, definitivamente obtendrá 1 A sin conexión a tierra.

Pero ..

En segundo lugar, también se usa en el mundo real para crear voltajes negativos. Y el simulador quiere saber cuál estás tratando de hacer. Si conecta a tierra el lado negativo de la fuente de alimentación, el circuito será igual al no conectarlo a tierra (casi igual). Pero si conecta a tierra el lado positivo de la fuente de alimentación, aunque la función del circuito no cambie las mediciones en el circuito. voluntad y eso haría una diferencia.

En el primer ejemplo, cuando conecta a tierra la parte inferior (- extremo), tiene 1 V y 0 voltios (tierra), la diferencia es 1 V y la corriente es 1 A. Pero en el segundo ejemplo, cuando conecte a tierra la parte superior (+ final) tendrá -1 V en la parte inferior y 0 voltios en la parte superior, la diferencia es de 1 V y la corriente es de 1 amperio. Los dos circuitos funcionan exactamente de la misma manera, pero las mediciones son de +1 a 0 contra 0 a -1. Y son diferentes de esa manera. Por lo tanto, el simulador le pide una decisión acerca de cuál desea crear.