O que é tensão negativa?

Apenas uma pergunta eletrônica geral: o que é tensão negativa, como -5 volts?

Pelo meu conhecimento básico, a energia é gerada por elétrons que vagam do lado negativo para o lado positivo da fonte de energia (assumindo a energia CC aqui). A voltagem é negativa quando os elétrons vagam de + a -?

Por que alguns dispositivos precisam disso, o que há de tão especial nisso?

Alguém pode ter palavras melhores para explicar isso do que eu, mas o importante é lembrar que a tensão é uma diferença potencial. Na maioria dos casos, a parte "diferença" é uma diferença entre algum potencial e o potencial do solo. Quando alguém diz -5v, está dizendo que você está abaixo do solo.

Você também precisa ter em mente que a tensão é relativa. Então, como mencionei antes, a maioria das pessoas se refere ao "solo"; mas o que é chão? Você pode dizer que o terra é terra, mas e o caso quando você tem um dispositivo alimentado por bateria que não tem contato com o solo? Nesta situação, temos que tratar algum ponto arbitrário como "base". Normalmente, o terminal negativo da bateria é o que consideramos nesta referência.

Agora considere o caso de você ter 2 baterias em série. Se ambos fossem 5 volts, você diria que teria 10 volts no total.

Mas a suposição de que você recebe 0 / + 10 é baseada no "terra" como sendo o terminal negativo da bateria que não está tocando a outra bateria e, em seguida, 10V como sendo o local do terminal positivo que não está tocando o outra bateria. Nesta situação, podemos tomar a decisão de que queremos que a conexão entre as duas baterias seja nossa referência "terra". Isso resultaria em + 5v em uma extremidade e -5v na outra extremidade.

Aqui está o que eu estava tentando explicar:

+10v   +++   +5v
       | |
       | | < Battery
       | |
+5v    ---   0v
       +++
       | |
       | | < Another Battery
       | |
0v     ---   -5v

Imagine que você está medindo a altura de um carro. Você pode usar uma fita métrica e medir a distância do solo ao teto do carro. "O teto deste carro está a 1 metro acima do solo".

Você também pode ficar no teto do carro e balançar a mesma fita métrica no chão. "O chão está a 1 metro abaixo do teto deste carro".

A tensão funciona da mesma maneira. O sinal negativo é apenas uma convenção, da mesma maneira que o carro tem a mesma altura, independentemente de como você o mede. Inverta os fios do multímetro e o sinal negativo desaparecerá.

Oh por que não ..

Dizer que você tem uma tensão de + 5V no ponto A significa que o ponto A é 5 volts mais positivo que o terra escolhido.

Dizer que você tem uma tensão de -5V no ponto B significa que 'terra' é 5 volts mais positivo que o ponto B.

O sinal apenas informa a polaridade da tensão em relação ao nó terra.

Tensão é uma diferença de potencial. Se eu conectar o terminal A de um dispositivo ao potencial de 30 volts e o terminal B a um potencial de 20 volts. O potencial de A a B é de 10 volts, mas o potencial de B a A é de - 10 volts.

Pense nisso como um edifício alto. Para ir do andar 30 ao 20, você desce 10 andares.

A primeira parte desta pergunta já foi respondida muito bem.

Quanto à segunda parte, você poderiaPegue o terminal de alimentação mais baixo da fonte de alimentação e chame esse valor de 0V; todas as outras voltagens seriam positivas. No entanto, isso seria muito inconveniente para muitos circuitos. Por exemplo, fontes de alimentação comuns para um circuito de amplificador operacional são + 12V e -12V. Você poderia rotular novamente a saída de -12V como "terra", então o terra antigo seria + 12V e o + 12V antigo seria + 24V. Além disso, todos os seus sinais seriam referenciados a + 12V e você teria que levar isso em consideração sempre que medir as coisas. Além disso, grande parte da energia é usada entre a saída mais alta e a média (na verdade, a carga na saída superior veio originalmente da saída média e deseja voltar para lá), a mesma com a saída mais baixa. Em suma, é mais fácil rotular a saída média de 0V (terra) e trabalhar com tensões positivas e negativas.

Tudo isso está ignorando os problemas de aterramento. Na vida real, muitas vezes a saída de terra do suprimento é literalmente aterrada, e pensar em toda a Terra em + 12V seria estranho.

Alguns amplificadores operacionais, por exemplo, o veterano 741, exigem sua alimentação como duas voltagens, uma positiva e outra negativa em relação ao nível de terra ou zero da entrada e saída do sinal. Nesse contexto, é natural falar das fontes sendo + 15v e -15v (esses são os valores comumente citados para o 741)

Uma tensão alternada, como a fonte de alimentação CA, oscila positiva e negativa em relação à linha neutra, que está muito próxima do potencial de terra, de modo que "neutro" é considerado como tensão zero.

A tensão entre dois pontos físicos e é definida como$A$$B$

$V_{AB} = - \displaystyle \int\limits_{A}^{B} \vec{E}.d\vec{\ell},$

onde é o campo elétrico no caminho da integração.$\vec{E}$

A $V_{AB}$ se torna negativo ou positivo (ou apenas zero) de acordo com essa integração. Por exemplo, se você trocar os pontos e , o sinal muda.$A$$B$

Se, por exemplo, sua fonte de alimentação mostra terra, 5v, -5v, seu terminal de terra é positivo para -5v, você obtém 5v da terra dessa maneira. Se você usar os terminais 5v e -5v, estará usando o -5v como terra e receberá 10v do terminal 5v. Digamos que houvesse também um terminal 3v, você obteria 8v do terminal 3v usando o - 5v como terra. Pergunta simples, resposta simples às pessoas. Eu provavelmente sei menos sobre isso do que todos os outros que comentaram aqui.

Bem, só para colocar meus dois centavos, digamos que você tenha um dispositivo não aterrado. Com +10 volts, você espera que a corrente chegue da bateria, através do widget e depois ... onde? São apenas 10 volts, portanto, não é possível fazer arco através do ar para o solo, mas ele pode passar pelo estojo até a mão do usuário, ou a carga pode simplesmente permanecer no extremo oposto do widget. Então agora você tem +10 volts de um lado e +8 volts ou algo do outro, em relação ao solo. A peruca vê apenas uma diferença de 2 volts.

Com aa + 5V e -5V, a corrente é inserida no widget e puxada para fora do widget.

A energia não é gerada pelos elétrons vagando. De fato, um elétron pode vagar por todo o lugar sem nenhuma voltagem aplicada. Energia não pode ser criada ou destruída. Vem de algum lugar, e vai para algum lugar. Por exemplo, quando você gira a manivela de um gerador, na verdade não está gerando energia; você está apenas transferindo a energia que as plantas absorveram do sol antes de comê-las e digeri-las. Você deve comercializar um gerador como "alimentado por fusão termonuclear".