Por que um circuito deve ser aterrado?

Por que um circuito de transistor deve ser aterrado? Pelo que entendi, o solo é um suprimento infinito de elétrons e, portanto, é equivalente ao terminal negativo de uma bateria. Mas, na desta página , não é tanto um terminal negativo e o circuito também está ligado à terra. Se entendi corretamente, para que um circuito seja concluído, precisamos de um terminal positivo, alguns elementos do circuito e um terminal negativo. Se o aterramento é equivalente a um terminal negativo, por que precisamos dele no circuito mostrado acima? (A propósito, todos os circuitos do livro que estou me referindo não foram aterrados até o início dos transistores. Você poderia dizer que isso foi adicionado à confusão)

O termo "base" pode significar coisas diferentes. Quando um circuito é examinado localmente, o terra é simplesmente a rede que alguém escolheu para chamar 0V, de modo que todas as outras tensões sejam relativas a ele. Afinal, a tensão é um conceito relativo. Não existe um valor absoluto de 20V, apenas 20V aqui em relação a lá . "Terreno" é uma forma curta e prática para um local comum , para que você não precise continuar dizendo isso.

Esse aterramento é geralmente escolhido como a tensão de alimentação negativa. Isso torna outras tensões positivas, o que apenas facilita as coisas mentalmente. Em geral, você tenta escolher o terra como o ponto nos sinais do circuito e similares são referenciados por subseções individuais. Geralmente, há uma escolha clara e óbvia. Às vezes você só precisa escolher um.

O outro "solo" refere-se ao potencial real da terra, ou pelo menos ao potencial do ambiente geral. Isso importa quando energia e sinais estão saindo ou saindo do seu pequeno circuito. Para poder e segurança, você deve presumir que um usuário pode estar vinculado a esse ponto e ter a certeza de que não tem um potencial perigoso de aterrar para evitar atrapalhar alguém. O aterramento da terra também pode ser importante para os sistemas de rádio, pois alguns tipos de antenas realmente usam a terra como parte do sistema geral de antenas.

Do ponto de vista do circuito, o terra é relativo - é apenas um nome para um fio (traço, rede, nó etc.) ao qual outras coisas podem ser medidas ou acionadas em referência. Como tal, é amplamente arbitrário - por exemplo, existem (ou pelo menos havia) veículos a motor em que o terminal positivo da bateria e não o negativo estava conectado ao terra do chassi. A adição de um símbolo de base em seu livro no mesmo momento em que os transistores foram introduzidos é uma mudança coincidente de estilo ou um aumento geral na sofisticação dos diagramas em um ponto em que a complexidade está aumentando e, assim, criando princípios organizadores como a idéia de um "nó de terra" mais valioso.

Em um circuito de comunicação, especialmente um rádio, "terra" pode ter algum significado literal ou pelo menos implicar a conexão com uma terra (potencialmente uma estaca condutora conduzida para dentro da terra, possivelmente com o solo circundante quimicamente tratado se não for suficientemente condutor). Mas isso pode não ser confiável para um walkie-talkie portátil, e certamente não é verdade para uma instalação de rádio da aeronave - na verdade, o potencial do "solo" da aeronave pode se tornar bastante diferente daquele do "solo" do solo durante o vôo .

Mas enquanto nos circuitos pensamos no "solo" como puramente relativo, na química e na física, existe um conceito de carga neutra que é realmente absoluto. Uma carga neutra é o que você teria em um átomo ou molécula com um número igual de prótons e elétrons, ou alguma unidade maior de matéria com números líquidos iguais. A carga absoluta de um objeto determina a força de regra da mão direita que ele experimentaria se se movesse através de um campo magnético, enquanto a carga relativa a outra carga próxima determinará o campo elétrico (e a força resultante) configurada entre os dois.

Como também podemos criar um campo elétrico entre dois pontos em um circuito, pode ser tentador pensar em "terra" como tendo carga neutra, mas, em última análise, não há nada que diga que deve ser esse o caso. De fato, em relação à atmosfera, a Terra tem carga negativa, embora eu não esteja encontrando uma resposta pronta para a carga absoluta da Terra, atmosfera significativa ou as duas tomadas juntas. Presumivelmente, estamos um pouco sujeitos ao campo magnético do sol; portanto, se a Terra tivesse uma carga líquida substancial o suficiente, isso causaria alguma perturbação orbital, mas o assunto do magnetismo solar é extremamente complicado - incluindo os loops de campo chamados manchas solares, que têm suas próprias características. efeitos óbvios nas comunicações de rádio e fios longos aqui na terra ...

Chris forneceu uma resposta mais complexa, por isso vou simplificar.

Essa confusão é um problema viril da língua inglesa, usando o mesmo nome para diferentes conceitos. No alemão, por exemplo, esse novo terreno estranho seria chamado de massa e é um pouco diferente do terreno real.

Basicamente, a massa é apenas um nó conveniente no circuito. Em teoria, pode haver absolutamente qualquer nó no circuito (mais sobre isso na resposta de Chris), mas, na prática, é apenas uma maneira mais simples de mostrar a conexão ao terminal negativo da bateria. Por exemplo, dê uma olhada neste circuito. Aqui liguei o terminal negativo da bateria para aterrar um catodo de diodo no chão. É o mesmo que isso circuito em que o cátodo é explicitamente conectado ao terminal negativo da bateria.

Outra coisa que geralmente vem com a massa é a fonte de tensão de um terminal. Dê uma olhada neste circuito. É o mesmo que os outros dois, mas aqui não vemos a bateria. A vantagem de usar essa abordagem é que agora você está entrando em eletrônicos reais e pode esperar circuitos mais complexos. Eles podem ficar muito rapidamente muito complicados de ler, então a fonte de tensão de um terminal e os símbolos de "terra" são usados ​​para mostrar que o componente está conectado à bateria. Por exemplo, neste circuito, é completamente irrelevante para o próprio circuito a aparência da fonte de tensão e a forma como o emissor do transistor está conectado ao terminal negativo.

Aqui estão duas fotos engraçadas que ilustram um campo gravitacional ...

... e um aterramento elétrico .

Agrupamento e Earthning, em sentido mais amplo, são os mesmos conceitos. Eles são os conceitos relacionados à tensão relativa. Sempre que tomamos algo errado em 0 volts (potencial nulo), ele é chamado de aterramento. Por exemplo, as tomadas consideram 5V. Em 0V, o positivo está em 5V. Isso é errado, e quando não tomamos o peso errado, significa que o positivo está em 2,5V e o negativo está em -2,5V, o que novamente torna 2,5 - (- 2,5) = 5V . Assim, o ATERRAMENTO não é senão a referência ao que estamos tomando 0V errado.