¿Qué es el voltaje negativo?

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Solo una pregunta electrónica general: ¿Qué es el voltaje negativo, como -5 voltios?

Desde mi conocimiento básico, la energía es generada por electrones que se desplazan desde el lado negativo hacia el lado positivo de la fuente de energía (suponiendo aquí la potencia de CC). ¿Es el voltaje negativo cuando los electrones vagan de + a -?

¿Por qué algunos dispositivos lo necesitan? ¿Qué tiene de especial?

Michael Stum
fuente
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Será mejor que pienses en la electrónica como una especie de matemática aplicada y te olvides por completo de los electrones.
markrages
66
Sí, no pienses en electrones. Los ingenieros usan corriente convencional en su lugar ("solo una convención"), ya que la carga puede fluir en ambas direcciones al mismo tiempo. amasci.com/amateur/elecdir.html Y la energía no es "generada" por los electrones. La energía se transporta en campos eléctricos y magnéticos. amasci.com/elect/poynt/poynt.html
endolith
55
xkcd.com/567
un CVn
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¿Vagan los electrones o vagan los agujeros en los que quieren caer? ¿Podría ser una pregunta para el sitio de Electrical Philosophy SE?

Respuestas:

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Alguien puede tener mejores palabras para explicar esto que yo, pero lo más importante que debe recordar es que el voltaje es una diferencia potencial. En la mayoría de los casos, la parte de "diferencia" es una diferencia entre algún potencial y potencial de tierra. Cuando alguien dice -5v, está diciendo que estás bajo tierra.

También debe tener en cuenta que el voltaje es relativo. Entonces, como mencioné antes, la mayoría de la gente hace referencia al "terreno"; ¿Pero qué es tierra? Puede decir que la tierra es tierra, pero ¿qué pasa con el caso cuando tiene un dispositivo alimentado por batería que no tiene contacto con la tierra? En esta situación, tenemos que tratar algún punto arbitrario como "terreno". Por lo general, el terminal negativo de la batería es lo que consideramos de esta referencia.

Ahora considere el caso de que tenga 2 baterías en serie. Si ambos fueran 5 voltios, entonces diría que tendría un total de 10 voltios.

Pero la suposición de que obtiene 0 / + 10 se basa en "tierra" como el terminal negativo de la batería que no toca la otra batería y luego 10 V como la ubicación del terminal positivo que no toca el Otra batería. En esta situación, podemos tomar la decisión de que queremos que la conexión entre las 2 baterías sea nuestra referencia "terrestre". Esto daría como resultado + 5v en un extremo y -5v en el otro extremo.

Esto es lo que estaba tratando de explicar:

+10v   +++   +5v
       | |
       | | < Battery
       | |
+5v    ---   0v
       +++
       | |
       | | < Another Battery
       | |
0v     ---   -5v
Kellenjb
fuente
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Gracias. Sin embargo, me pregunto: ¿por qué los dispositivos "elegirían" requerir -5 voltios en lugar de +5 voltios? Si tengo un dispositivo que funciona con una fuente de alimentación "normal", ¿por qué el fabricante no requeriría +5 voltios? (Algunas pantallas LC requieren voltaje negativo)
Michael Stum
2
Es específico del dispositivo. Lea sobre cómo funcionan las pantallas LCD a nivel técnico y apuesto a que lo explicará.
davr
1
@michael, el contraste de la pantalla LCD proporciona la referencia para cada una de las celdas. Puede clasificarse para 3.3V o 5V comunes para una fácil integración, pero las células pueden necesitar una mayor caída para leerlas (las moléculas deben ser retorcidas). A menudo, los LCD de 5V pueden usar contraste de 0V, incluso sin una bomba de carga integrada (-ve).
tyblu
2
@MichaelStum: Muchos controladores LCD (especialmente aquellos diseñados después del Hitachi 44780) requieren un suministro de 3.3V-5V para operar la lógica, y 3.3V-12V para alimentar el vidrio. En tales situaciones, generalmente es más fácil tener un riel en común entre los dos suministros que tener cuatro rieles independientes. A Hitachi le pareció más conveniente que los dos suministros compartieran un riel positivo que uno negativo. Puesto que la magnitud de la tensión de excitación de LCD puede ser mayor o menor que la magnitud de la tensión de la lógica ...
supercat
1
... el voltaje en el pin negativo de suministro de LCD puede estar por encima o por debajo del voltaje en el pin negativo de suministro de lógica. Tenga en cuenta que desde una perspectiva de diseño lógico, el suministro lógico negativo es "tierra", pero desde el punto de vista de la nomenclatura del cableado, designar el riel positivo como "tierra" aclara el hecho de que los dos rieles negativos son independientes, y cualquiera de los dos puede Ser más alto o más bajo que el otro.
supercat
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Imagina que estás midiendo la altura de un auto. Puede tomar una cinta métrica y medir la distancia desde el suelo hasta el techo del automóvil. "El techo de este auto está a 4 pies del suelo".

También puede pararse en el techo del automóvil y colgar la misma cinta métrica hasta el suelo. "El suelo está a 4 pies debajo del techo de este automóvil".

El voltaje funciona de la misma manera. El signo negativo es solo una convención, de la misma manera que el automóvil tiene la misma altura, independientemente de la forma en que lo mida. Voltee los cables del multímetro y el signo negativo desaparecerá.

pingswept
fuente
2
Ground también es solo una convención. Puede elegir cualquier punto en un circuito y etiquetarlo como tierra, pero elegimos puntos específicos fuera de la convención.
endolito
@michaelStum, @pingswept, siempre me gusta recordarle a la gente que hay energía potencial de la altura si tomas física. (mgh) es energía potencial, si elijo la atmósfera como mi referencia, de repente todos tenemos energía potencial negativa.
Kortuk
Buenos puntos, los dos.
pingswept
La energía potencial gravitacional se referencia negativa al establecerla en cero en el infinito. La energía potencial eléctrica es negativa entre dos cargas del signo opuesto y positiva entre las cargas del mismo signo. Digamos que hay una caída de potencial eléctrico de 5V a 3V. Una carga de prueba positiva q agregaría -2q a su energía potencial (cada vez menos positiva), mientras que una carga de prueba negativa -q aceleraría en la otra dirección (+ 2V, de 3V a 5V), pero también agregaría -2q a su potencial energía (cada vez más negativa). En ambos casos, la energía potencial disminuye.
Eryk dom
1
@eryksun: Si bien es cierto que la energía potencial se mide tomando cero en el infinito, si se piensa en términos de altura (un concepto más familiar y el original anterior), se podría reconocer que si bien se podría definir la altitud absoluta (distancia a el centro de masa de la Tierra), en la mayoría de los contextos es más útil definir la elevación en relación con algo que está un poco más cerca [por ejemplo, la altura "natural" del terreno]. Si, por ejemplo, se construye una casa en un área plana, se puede describir el piso del sótano con una elevación de -2 metros en relación con el terreno circundante.
supercat
6

oh porque no ..

Decir que tiene un voltaje de + 5V en el punto A significa que el punto A es 5 voltios más positivo que la tierra elegida.

Decir que tiene un voltaje de -5V en el punto B significa que 'tierra' es 5 voltios más positivo que el punto B.

El letrero solo te dice la polaridad del voltaje, con respecto al nodo de tierra.

JustJeff
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6

El voltaje es una diferencia de potencial. Si conecto el terminal A de un dispositivo a un potencial de 30 voltios y el terminal B a un potencial de 20 voltios. El potencial de A a B es de 10 voltios, pero el potencial de B a A es de 10 voltios.

Piense en ello como un edificio alto. Para ir del piso 30 al piso 20, baja 10 pisos.

Jim C
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3

La primera parte de esta pregunta ya ha sido respondida muy bien.

En cuanto a la segunda parte, podríastome el terminal de suministro más bajo de la fuente de alimentación y llame a ese 0V, luego cualquier otro voltaje sería positivo. Sin embargo, eso sería muy inconveniente para muchos circuitos. Por ejemplo, las fuentes de alimentación comunes para un circuito de amplificador operacional son + 12V y -12V. Puede volver a etiquetar la salida de -12 V como "tierra", luego la tierra anterior sería + 12V y la antigua + 12V sería + 24V. Además, todas sus señales se referenciarán a + 12V y deberá tener eso en cuenta cada vez que mida cosas. Además, una gran parte de la potencia se usa entre la salida más alta y la media (en efecto, la carga en la salida superior vino originalmente de la salida media y quiere volver allí), lo mismo con la salida más baja. En general, es más fácil etiquetar la salida media 0V (tierra) y trabajar con voltajes positivos y negativos.

Todo esto está ignorando los problemas de conexión a tierra. En la vida real, a menudo la salida a tierra del suministro está literalmente conectada a tierra, y pensar que toda la Tierra está a +12 V sería simplemente extraño.

Austin
fuente
2

Algunos amplificadores operacionales, por ejemplo el veterano 741, requieren su suministro como dos voltajes, uno positivo y otro negativo con respecto al nivel de tierra o cero de la entrada y salida de señal. En este contexto, es natural hablar de los suministros siendo + 15v y -15v (estos son los valores comúnmente citados para el 741)

Un voltaje alterno, como la fuente de alimentación de CA, oscila en positivo y negativo con respecto a la línea neutral, que está muy cerca del potencial de tierra, por lo que se considera que el "neutro" está en voltaje cero.

Harry Weston
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1

AB

VAB=ABE.d,

E

VABAB

hkBattousai
fuente
1

Si, por ejemplo, su fuente de alimentación muestra tierra, 5v, -5v, entonces su terminal de tierra es positiva a -5v, obtendrá 5v de la tierra de esa manera. Si usa los terminales 5v y -5v, entonces usará el -5v como tierra y obtendrá 10v del terminal 5v. 5v como tierra. Pregunta simple, respuesta simple personas. Probablemente sé menos sobre esto que todos los que comentaron aquí.

Darryl Kinslow
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Bueno, solo para arrojar mis dos centavos, digamos que tienes un dispositivo sin conexión a tierra. Con +10 voltios, esperas que salga la corriente de la batería, a través del widget, y luego ... ¿dónde? Son solo 10 voltios, por lo que no es posible hacer un arco a través del aire hacia el suelo, pero podría pasar a través del estuche a la mano del usuario, o la carga podría simplemente permanecer en el otro extremo del widget. Entonces ahora tiene +10 voltios en un lado y +8 voltios o algo en el otro, en relación con el suelo. Sin embargo, el wiget solo ve una diferencia de 2 voltios.

Con aa + 5V y -5V, la corriente se introduce en el widget y se extrae del widget.


fuente
Me gusta su enfoque, pero si solo conecta un lado de un circuito a 10 V y deja el otro flotando (ambos a tierra relativa), encontrará que todo el dispositivo debe medir 10 V, ya que acaba de cargarlo a 10 V, si solo pasó a 8V en el lado de la tarifa, tiene una caída de 2V y la corriente fluye. Esto solo sucedería si su dispositivo de medición lo estuviera cargando.
Kortuk
-3

La energía no es generada por electrones deambulando. De hecho, un electrón podría vagar por todo el lugar sin ningún voltaje aplicado. La energía no puede ser creada o destruída. Viene de algún lugar y va a otro lado. Por ejemplo, cuando gira la manivela de un generador, en realidad no está generando energía; simplemente estás transfiriendo el poder que las plantas absorbieron del sol antes de comerlas y digerirlas. Debe comercializar un generador como "alimentado por fusión termonuclear".

richard1941
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La pregunta es "¿Qué es el voltaje negativo?" Esta respuesta no aborda la pregunta.
Transistor