¿Por qué las redes necesitan un cable de tierra común?

El voltaje es relativo. Un nivel de voltaje solo tiene sentido si tiene otro nivel de voltaje para compararlo. Si mirara el cable de señal solo, no sería más sabio, no mediría un voltaje. Necesitas una referencia contra la cual medir, para que puedas decir que la señal es muy y muchos voltios, referenciada a tierra .

Que se hace referencia a tierra está implícito cuando hablamos de niveles de voltaje, a menos que se indique lo contrario. Las señales balanceadas a menudo son simétricas con respecto a tierra, de modo que cuando en un cable la tensión sube a +1 V en el otro cable, va a -1 V. Muy simétricamente. Pero el receptor no mira un cable y ve el +1 V; observará la diferencia de voltaje entre los dos cables, y luego la conexión a tierra no es relevante. Estas señales se transmitirán con mayor frecuencia a través de cables de par trenzado, donde un cable es la señal positiva y el otro la señal negativa. No hay cable de tierra.

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Kortuk quiere ver una bonita foto. Otra vez. (suspiro)

Et voilà, une jolie image. No mires En-Ya, se trata de mi reloj de pared. ¿Qué tan alto cuelga? La mayoría de la gente dirá "unos 2 metros". Eso es porque usualmente tomamos la palabra como nivel de referencia, nuestro "suelo". Pero mi apartamento está en el segundo piso, y si tomo el nivel de la calle como referencia, el reloj estará a 8 m sobre el nivel de la calle. Un geógrafo puede sugerir 35 m sobre el nivel del mar. Así que "altura" no tiene significado sin una referencia, y con el voltaje es lo mismo.

dmckee es correcto (en realidad debería agregarlo como respuesta) porque cualquier señal eléctrica necesita una ruta de retorno, que proporciona la conexión a tierra. Otro nombre para Voltaje es "Diferencia de potencial", lo que significa la diferencia de potencial entre los dos puntos . Por lo tanto, no puede simplemente decir que un punto es "Cinco voltios", debe decir que es "Cinco voltios con respecto a x" (en la práctica sí decimos lo primero, pero se supone que sabemos dónde está el punto relativo, por ejemplo, un punto nodo)

Piense en una bombilla, hay dos terminales. Una batería - dos terminales. ¿Podríamos encender la bombilla simplemente conectando uno de sus terminales a uno de los terminales de las baterías? No, debemos completar el circuito .
Otra forma de verlo es con una bomba (batería) y tuberías (cables) más una rueda de agua (incluida) (carga) Para que la bomba gire la rueda debe haber una tubería saliente y una tubería de retorno.

Aquí hay un diagrama para aclarar:

Tengaencuentaqueloanteriorexplicalanecesidadde2cables,nonecesariamentetienequehaberuna"conexión a tierra común" (es decir, en sistemas aislados con transformador / ópticamente) como lo explica correctamente Wouter. Sin embargo, el transmisor y el receptor todavía tienen un circuito completo (p. Ej., El primario del transformador que está acoplado magnéticamente al secundario; es por eso que el secundario puede tener una referencia diferente a "tierra") para que las cosas "se vean" igual para ellos.

En general, esto es correcto: la tensión debe tener un punto de referencia. Piense en el voltaje como en la distancia: el concepto de distancia no tiene sentido a menos que esté de acuerdo con dónde.

Pero la afirmación no es estrictamente cierta. Un cable no necesita transportar electricidad, podría ser un cable de fibra de vidrio ...

Otro contraejemplo es la comunicación equilibrada acoplada por transformador, que es utilizada por la mayoría de las conexiones Ethernet modernas, y algunos sistemas de alta confiabilidad como MIL-1553. Para tal comunicación, los dos sistemas de comunicación no necesitan tener una base común.

La red de comunicación transmite datos en términos de diferencia de voltaje. Para medir cualquier voltaje debe haber algún punto de referencia. Tanto las computadoras como los equipos que tienen conexiones en serie apuestan deberían entender el mismo significado de los datos (lea - el mismo punto de referencia para el voltaje), por lo que es esencial proporcionar la misma tierra común. Esto también ayuda a evitar que el ruido corrompa el intercambio de datos.