Warum wird diese Verbindung zwischen Positiv (Isoliertes System) und Masse (Erde) nicht niederohmig?

Ich habe eine Vorlesung über Erdungsmethoden für Oszilloskope durchgesehen und dieses Bild gesehen.

Angenommen, ich habe das isolierte Widget von einer externen Batterie gespeist. Jetzt werde ich die Signale mit einem Oszilloskop messen.

Frage : Warum fließt kein Strom zwischen der „Power In“-Schiene in meinem Widget und der „Mains Earth Ground“, wenn ich die Erdung meiner Oszilloskop-Krokodilklemme mit der „Power In“-Schiene des Widgets verbinde – wie in meinem rot dargestellt Bild oben?

Ich glaube, dass der Strom den Weg des geringsten Widerstands geht. Wenn die Masse des Oszilloskops (die mit der Hauptleitung der Erde verbunden ist) mit + V in meinem Widget verbunden ist, hat + V nicht den geringsten Widerstandspfad zur Erde (in diesem Fall zur Erde - vorausgesetzt, die Erde hat ein niedrigeres Potential als die + V-Schiene )?

Ich habe diese Verwirrung und kann nicht klar verstehen, warum der Strom nicht fließt. Kann mir bitte jemand in einfachen Worten erklären, wie man das versteht?

Ich verstehe, dass, wenn ich die Masse des Oszilloskops mit einem beliebigen Punkt auf meinem Widget verbinde, dieser Punkt auf „Erde“ verwiesen wird. Aber ich verstehe nicht, wie der Strom nicht zwischen + V und Erde fließt, wenn die obige Verbindung hergestellt wird?

PS In den Vorlesungen heißt es, dass, da das Widget isoliert ist und ein eigenes + V und ein eigenes Negativ hat, " keine Schleifen gebildet werden, wenn die Oszilloskopmasse mit + V verbunden ist, und deshalb fließt kein Strom von + V zur Oszilloskopmasse " - Ich verstehe das immer noch nicht. Jede Analogie oder Illustration mit einfachen Begriffserklärungen wird mir sehr beim Verständnis helfen.

Weil Strom in einer Schleife von seiner Quelle und zurück zu seiner Quelle fließen muss. Auf dieser Ebene gibt es nicht wirklich viel mehr zu sagen ... zumindest nicht ohne viel mehr Worte, um nicht viel zu beschreiben, ohne mehr über Ihr Verständnis dessen zu wissen, was die Dinge sind. Fragen Sie sich auch, warum das einfache Anschließen des + Pols einer Batterie an einen Stromkreis diese nicht mit Strom versorgt? Denn wenn ja, dann sollten Sie stattdessen danach fragen, da das dem wahren Problem näher kommt. Wenn es Sie nicht verwirrt, sollte Sie der Fall, über den Sie gepostet haben, auch nicht verwirren, da die Antwort identisch ist.
Ich verstehe, was du gesagt hast. Ich verstehe nur nicht, warum Strom nicht durch den Weg des geringsten Widerstands fließt. +V verbunden mit Masse (Erde hier drüben) ist der Weg des geringsten Widerstands. Warum fließt es nicht auf diese Weise? Wenn Ihre Aussage - Strom muss von der Quelle und wieder zurück zur Quelle fließen - einigermaßen logisch ist, dann ist meine Frage auch einigermaßen logisch - "Warum fließt der Strom von + V nicht zur Erde, die durch die Sondenmasse verbunden ist, wenn er bereitgestellt wird den geringsten Weg des Widerstands zum Boden."
@Newbie liegt daran, dass das V + im batteriebetriebenen Stromkreis nur positiv relativ zum Batterie-GND ist. Für den Rest der Welt ist es schwebend / undefiniert, bis Sie das Oszilloskop gnd anschließen. Jetzt ist V+ des batteriebetriebenen Stromkreises gleich dem Oszilloskop gnd. Es fließt immer noch kein Strom. Sie haben jetzt nur definierte Spannungspotentiale. Die Masse des batteriebetriebenen Stromkreises ist nicht gleich der Masse des Oszilloskops, sondern negativ (Masse des Oszilloskops minus V+). Wenn Sie also jetzt am Akku messen, werden batteriebetriebene Schaltungsspannungen als negative Werte angezeigt.
Danke schön. Ich fange an, etwas Verständnis für Ihren Kommentar @schnedan zu bekommen. Könnten Sie es bitte kurz etwas einfacher als eine Antwort mit dem Zahlenbeispiel geben, bitte? Ich finde immer noch einige Schwierigkeiten, warum kein Strom fließt. Ich habe verstanden, dass wir die Spannungspotentiale definiert haben. Aber Stromfluss, nicht in der Lage zu verstehen
Angenommen, + V ist 9 V, und wenn ich V + mit der Masse des Oszilloskops verbinde und nach einiger Zeit entferne, hat V + immer noch dasselbe Potenzial (9 V) wie zuvor?
Nein, die definierten Spannungspotentiale sind nur so lange definiert, wie die Verbindung zu Oszilloskop-Masse besteht. Wenn es entfernt wird, ist der batteriebetriebene Stromkreis wieder schwebend/undefiniert
Könnten Sie Ihre Kommentare in der Antwort der Vollständigkeit halber und zum besseren Verständnis zusammenfassen?
Und ich denke jetzt, wenn wir im obigen Fall Masse mit + V verbinden, warum bewegt sich diese gesamte Leitung zum Massebezugspotential? Warum passiert es nicht umgekehrt? Warum liegt die Schiene nicht auf +V-Potential und wird beim Anschließen zum Massebezugspotential?
@Newbie "Warum passiert es nicht umgekehrt? Warum hat die Schiene kein +V-Potenzial und wird beim Anschließen zum Massebezugspotential?" Wenn Sie es anschließen, ist ein Potential - beides gleichzeitig - für die Batterie sein Plus, für die Stromversorgung des Oszilloskops sein GND ... habe meine Antwort mit einigen Zeichnungen hinzugefügt
Falls die Leser an weiteren Informationen interessiert sind – das Bild in der Frage ist aus diesem YouTube-Video von Dave Jones vom EEVblog ausgeschnitten: EEVblog #279 – How NOT To Blow Up Your Oscilloscope! (z. B. um diesen Zeitstempel von 4:09 ).
Ich habe gerade Ihren Beitrag noch einmal gelesen und festgestellt, dass ich Ihre Formulierung übersehen habe: Ja, das + WÜRDE eine niedrige Impedanz gegen Masse haben, es würde einfach kein Strom fließen. Zwischen + und Erde besteht kein Potentialunterschied. (Wenn Sie so wollen, ist der Minuspol der Batterie „hochohmig“ gegen Erde). Es gibt keinen Weg vom Minus zur Erde, damit der Strom zurückkehrt. - Versuchen Sie, den rechten Stromkreis (wirklich) auf den Kopf zu stellen. Ändern Sie keine Polaritäten oder Anschlüsse, sondern "invertieren". Sie werden es sofort verstehen. Glaub mir, du wirst sehen...

Antworten (4)

Dies liegt daran, dass V + im batteriebetriebenen Stromkreis nur positiv gegenüber Batterie-GND ist. Für den Rest der Welt ist es schwebend / undefiniert, bis Sie das Oszilloskop gnd anschließen. Jetzt ist V+ des batteriebetriebenen Stromkreises gleich dem Oszilloskop gnd. Es fließt immer noch kein Strom. Sie haben jetzt nur definierte Spannungspotentiale. Die Masse des batteriebetriebenen Stromkreises ist nicht gleich der Masse des Oszilloskops, sondern negativ (Masse des Oszilloskops minus V+). Wenn Sie also jetzt am Akku messen, werden batteriebetriebene Schaltungsspannungen als negative Werte angezeigt

Schauen Sie sich also zuerst das Oszilloskop an - es ist galvanisch getrennt (aber Neutral- und Sekundärseite GND können gekoppelt sein). Wenn GND schwebend ist, wo immer Sie es anschließen, ist es mit den Potentialen des zu testenden Geräts verbunden.

Zweitens ist Ihr Beispiel in 3 Schritten, beginnend mit keiner Verbindung bis zur vollständigen Verbindung mit GND und Sonde:

Beispiel

Die Masse des Oszilloskops ist mit Masse verbunden (sowohl bei normalen Oszilloskopen als auch im Bild des OP), und Sie sagen, dass sie galvanisch getrennt ist. Das ist falsch.
Das ist bei den meisten Tischoszilloskopen üblich, aber es gibt PC-Oszilloskope mit nur einer Gleichstrombuchse, batteriebetriebene mobile Oszilloskope ... Man kann nicht sagen, dass dies allgemein für alle Oszilloskope gilt. Es ändert auch nichts daran, wie das Oszilloskop die Spannung anzeigen würde, noch dass der GND des batteriebetriebenen Schaltkreises gegenüber dem Oszilloskop-GND negativ wäre
Aber das Bild des Ops zeigt, dass es geerdet ist.
@Andy aka See Transistors Kommentar nach seiner Antwort; Es besteht ein Konflikt zwischen Bild und Text (OP gab an, dass der Vortrag behauptete, dass sie als gegebene Bedingungen isoliert SIND). Die Bodensymbole unterscheiden sich voneinander, was dem Diagramm Unsicherheit hinzufügt. Bodensymbole sind nicht immer konsistent (ich habe je nach Hersteller, Land oder Jahrgang, „Zeichner“ usw. Unterschiede gesehen. Ich habe sogar Inkonsistenzen auf demselben Druck von einer Seite zur anderen oder von einer Revision zur anderen gesehen). Das OP möchte eine Klarstellung. Wenn die Vorlesungsaussage korrekt ist, sind die Gründe unterschiedlich und nicht miteinander verbunden.
Ähm @troubleshooter wovon redest du? Es ist sicherlich nicht das, wovon ich spreche.
@ Andy aka ich verstehe was du meinst. Ich bezog mich nur auf den Teil über das Bild des OP, das es als beide geerdet zeigt; in deinem zweiten kommentar. Das habe ich angemerkt. Ich meinte keinen Kommentar zu Ihrem ersten Kommentar zur internen Erdung von Zielfernrohren ... Wir sprechen das Problem des OP mit diesen Antworten an, und ich habe versucht, es über das mutmaßlich geerdete Zielfernrohr und die Tatsache, dass die Bild ist verwirrend. Keine Respektlosigkeit gefolgert.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 1. Beachten Sie, dass der Autor des Schaltplans (korrekterweise) zwei verschiedene Symbole für (1) ERDE und (2) GND verwendet hat.

Da (1) nicht mit (2) verbunden ist, gibt es keine geschlossene Schleife für den Stromfluss.

(Ich würde argumentieren, dass die Symbole ausgetauscht werden sollten, da der Ursprung von Symbol (2) in der Erde vergrabene Metallplatten darstellt und Symbol (1) die Verbindung zu einem Chassis darstellt.)

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Abbildung 2. Verschiedene Erdungs-/Bodensymbole. Quelle: Erde – Erde – Chassis .

„Masse“ wird oft als Bezugspunkt verwendet, von dem aus andere Spannungen gemessen werden. Wenn verschiedene Teile des Stromkreises voneinander isoliert sind, empfiehlt es sich, für jeden Abschnitt ein anderes Erdungssymbol zu verwenden, um dies deutlich zu machen.

Wenn schließlich die gemeinsame Schaltung mit Erde verbunden ist (wie in The Earth), nehmen wir dies als echte Null Volt an, ähnlich wie der Vermesser den Meeresspiegel oder eine lokale Referenz als absolute Referenz verwenden könnte.

Rakete bauen

Abbildung 3. Das Gebäude auf dem Boden und in den Weltraum geschossen. In der räumlichen Situation (elektrisch isoliert) können wir jede Etage als „Erdgeschoss“ bezeichnen.

Die Antwort auf Ihre Frage hängt davon ab, ob die Erdungssymbole in Ihrem Diagramm schließlich irgendwie mit denselben Erdungen verbunden sind (versuchen Sie, von einer Erdung zur anderen zu ohmschen!). Wenn sie verbunden sind, wird durch Verbinden der Oszilloskopmasse mit + die Batterie kurzgeschlossen (abhängig von der Erdungsqualität/dem Widerstand). Wenn nicht, dann wird es "schweben", wie andere gesagt haben. Es besteht Verwirrung darüber, was Ihr Diagramm tatsächlich "Erde" und Chassis-Erdungsrückleitung "bezeichnet".
Ja und nein, die Frage des OP lautet: " PS, die Vorlesungen sagen, dass, da das Widget isoliert ist ... ", also keine Verbindung zwischen den beiden bestehen kann. Ich achte auch darauf, den Begriff "Erde" zu verwenden, um zwischen einer echten Masse und einer beliebigen Masse auf dem isolierten Stromkreis zu unterscheiden.
Ich stimme deinem Kommentar auch zu. Aber es sieht so aus, als widersprächen sich das, was der 'Vortrag sagt' und das, was das Vortragsbild zeigt. Wenn das Material das Bild so zeigt, wie es vom OP gepostet wurde, mit den grünen Linien und dem Wort „Erde“, und das Symbol auf dem „Widget“ das Symbol ist, das am häufigsten verwendet wird, um einen „Erde“-Boden anzuzeigen, dann könnten wir die Aussage treffen als korrekt (wie Sie darauf hinweisen) und das Bild fehlerhaft oder zumindest irreführend ...
Wir könnten spekulieren, dass der Autor (der Vorlesung) die Studenten ermutigte, sich schriftliche Unterlagen anzusehen, um die Bedingungen usw. zu definieren; und sich nicht darauf verlassen, was sie "denken", was etwas sagt oder zeigt. (oder vielleicht damit sie sich nicht nur die Bilder ansehen). Aber ich vermute, die Realität war nur ein schlecht illustriertes Bild, oder sie verwenden ihre Bodensymbole einfach anders als üblich.

Nehmen Sie eine normale 1,5-Volt-Batterie, die an nichts angeschlossen ist. Sie würden erwarten, dass es seine Ladung hält und keinen Strom liefert - weil es einen offenen Stromkreis gibt. Wenn Sie nun den Minuspol der Batterie geerdet haben, erwarten Sie, dass der Pluspol bei +1,5 Volt relativ zur Erde liegt. Und es gibt immer noch keinen geschlossenen Stromkreis für den Stromfluss und die Batterie behält ihre Ladung und erzeugt immer noch 1,5 Volt.

Wenn Sie jedoch anstelle des Minuspols den Pluspol geerdet haben. Jetzt würde der Minuspol bei -1,5 Volt gegenüber Erde liegen. Es fließt aber trotzdem kein Strom, da die Batterie nicht belastet wird.

Wiederholen Sie also dieses Gedankenexperiment mit einer leichten Last von 10 kOhm über die Batterie - gibt es einen Unterschied zu dem, was ich oben geschrieben habe?

Wiederholen Sie den Vorgang nun mit einer komplexeren Schaltung, die direkt über der Batterie angeschlossen ist. Vorausgesetzt, dass die komplexere Schaltung keine zusätzliche Verbindung zu etwas hat, das geerdet sein könnte, sollten Sie erwarten, dass sich etwas ändert? Fließt Strom in die Erde?

Ich verstehe es immer noch nicht. Warum fließt kein Strom zur Erdung - die ein niedrigeres Potential als + V (1,5 V) und einen geringen Widerstand als die tatsächliche GND des Widgets hat? Ich verbinde die Masse, wenn die Platine Strom aus der Batterie zieht
Der Minuspol der Batterie liegt auf einem niedrigeren Potential als der Pluspol, aber Strom fließt nur, wenn Sie einen leitenden Stromkreis über die Batterie legen. Es gibt nichts Besonderes an der Erde, außer dass sie ein Potenzial hat, das locker unter der lokalen Bevölkerung geteilt wird. Was wäre, wenn die Batterie auf der internationalen Raumstation wäre? Die Erde wäre das Chassis des Raumfahrzeugs und viel leitfähiger als die tatsächliche Erde.
@Newbie Weil die Masse des Oszilloskops nicht die gleiche "Masse" ist wie die Masse des Widgets, die eigentlich die v- ist. Sie können eine Batterie nicht entladen, indem Sie v+ mit Masse verbinden. (Es sei denn, v- ist auch mit Erde verbunden)

OK, lasst uns das vereinfachen; Wenn sich die Schaltung in einer Metallbox befand, sagen wir ein Transistorradio, auf einem Plastiktisch (kein Oszilloskop angeschlossen).

Wenn Sie ein Voltmeter nehmen und die Spannung an einem beliebigen Teil des Radioschaltkreises messen würden, sagen wir - einer Wasserleitung (oder irgendetwas im Raum, aber nicht am Radio), würden Sie nichts lesen. Die Batterie und die Schaltung „sehen“ weder die Außenwelt noch die Erdung. Wenn Sie JETZT die Masse des Oszilloskops mit IRGENDEINEM Teil des Funkgeräts verbinden, sagen wir einfach --- den positiven Batteriepol. JETZT haben Sie eine Verbindung zur Erde hergestellt (der Außenwelt und vor allem Ihrer mit Wechselstrom betriebenen Testausrüstung). Die Außenwelt ist jetzt an diesem einen Punkt gebunden.

Alles in diesem Radio hat jetzt eine Spannung in Bezug auf die Erdung (oder alles, was elektrisch mit Wechselstrom betrieben oder auf irgendeine Weise geerdet wird).

Dieser Punkt ist jetzt "Erdspannung". Alles andere, was in dieser Schaltung verbunden ist, wird jetzt eine Art Messwert haben. Die Messwerte zueinander sind innerhalb der Schaltung immer noch gleich, aber Sie können auch ablesen, wie viel sie „über“ oder „unter“ dem Punkt liegt, den Sie jetzt geerdet haben. In diesem Fall wird alles "unter" Erde (negativ) angezeigt.

In diesem Beispiel fließt kein Strom, wenn das Oszilloskop mit dem Pluspol geerdet ist, wenn es der EINZIGE Erdungspunkt ist, der angeschlossen ist. Der Minuspol der Batterie kann nicht zum Pluspol gelangen, außer wie gewohnt über den Stromkreis des Funkgeräts. NUR, wenn Sie das Radiochassis auf irgendeine Weise erden; Angenommen, Sie haben versehentlich eine zweite Oszilloskop-Sondenmasse auf den Minuspol der Batterie gelegt oder wenn Sie die Box auf einen geerdeten Metalltisch gestellt haben (oder gleichzeitig das Funkgerätgehäuse und das Oszilloskopgehäuse berührt haben); DANN hat die Batterieleistung einen "Masse" -Weg zurück zum Plus; Sie haben einen Kurzschluss (oder Masseschleife). [Denken Sie an 'Antenne' oder geerdete Kabel-TV-Speisung!]

In diesem Beispiel haben Sie also Ihre Oszilloskopsonde an Batterie '+' angeschlossen, dann wird der MINUS der Batterie NICHT '0' Volt anzeigen, sondern minus x Volt (die Batteriespannung). Und alles dazwischen wird irgendwo zwischen 0 V und der negativen Batteriespannung angezeigt. (Sozusagen auf den Kopf gestellt).

Wenn Sie die Masse des Oszilloskops mit dem Minuspol der Batterie verbunden hätten, würde alles, wie Sie es gewohnt sind, mit der richtigen Seite nach oben angezeigt werden, und auch bei Messungen, die ohne angeschlossene Erdung wie mit einem Voltmeter und einem Radio allein durchgeführt wurden.

Wenn Sie Ihr Zielfernrohr irgendwo in der Schaltung "dazwischen" geerdet haben; dann wären Ihre Oszilloskop-Messwerte einige "über" und einige "unter" dem Boden (DC-weise). Denken Sie daran, dass AC-Wellenformen alle gleich sein werden. Technisch würde dies als DC-Offset-Betrachtungen bezeichnet werden.

ZUSAMMENFASSUNG: Sie werden keine Kurzschlüsse (oder Masseschleifen) haben, solange Sie NUR EINE definierende Masseverbindung haben (und das Chassis NICHT geerdet ist, das wären in diesem Beispiel ZWEI Massequellen). Solange es nur einen Verbindungspunkt* (zwischen den beiden 'Welten') oder keine Verbindung gibt, gibt es keinen Kurzschluss. * Offensichtlich können Sie mehr als eine Erdung haben, solange sie ALLE elektrisch mit demselben gemeinsamen Ort verbunden sind.

Notiz; Die Metallbox könnte mit Batterie-Minus (typisch in traditionellen Schaltungen zur Abschirmung und Stromrückführung), Batterie-Plus (ich repariere alte Germanium-Transistorschaltungen, bei denen alle Spannungen umgekehrt sind, negative „heiße“ und positive „Erde“ verwendet) verbunden werden. oder Box konnte nichts angeschlossen werden. [Denken Sie an einen alten Dodge mit positiver Massebatterie; Es kam nicht zu einem Kurzschluss, weil die Stoßstange eine Parkstange berührte oder neben einem negativ geerdeten Auto geparkt wurde! Nur wenn Sie eine externe Masse in ihre Schaltkreise einbinden oder ihre Schaltkreise miteinander verbinden, erhalten Sie ein Feuerwerk. PS, Sie KÖNNEN das Minus 'HOT' des Dodge mit dem Minus eines 'negativ geerdeten' Autos und dessen positive 'Masse' mit positiv verbinden; nur nicht die Stoßstangen berühren lassen!]

Warum wird diese Verbindung zwischen Positiv (Isoliertes System) und Masse (Erde) nicht niederohmig?
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