Czy napięcie może być ujemne: kiedy, jak, wyczerpujące często zadawane pytania, spostrzeżenia?

Napięcie nie zawsze oznacza, że ​​musi być dodatnie. Dlatego pojawia się pytanie, czy napięcie może być ujemne, czy nie? Zaspokójmy twoją ciekawość o ujemnym napięciu.


W tym artykule wyjaśniono, w jaki sposób napięcie może być ujemne, wyjaśniając konwencję znakowania napięcia (zgodnie z podstawową konwencją znakowania obwodów) w różnych obwodach, co powoduje ujemne napięcie i przekształca dowolne napięcie w napięcie ujemne.

Czy napięcie jest dodatnie czy ujemne?

  Napięcie to potencjał wytworzony między dwoma różnymi punktami. Napięcie można wyjaśnić jako pracę wykonaną na jednostkę wymaganą do przemieszczenia ładunku jednostkowego z jednego punktu do drugiego w obecności statycznego pola elektrycznego.

 Napięcie ma wielkość i polaryzację. Polaryzacja napięcia może być ujemna lub dodatnia, gdzie wartość napięcia może być tylko dodatnia. Napięcie jest wielkością względną, więc może być zarówno dodatnie, jak i ujemne. 

 Pojęcie napięcia dodatniego i ujemnego pochodzi z konwencji znakowej. Konwencja znakowa jest globalnie przyjętą regułą określającą przepływ elektryczny lub znaki mocy elektrycznej w obwodzie. Benjamin Franklin był tym, który przypuszczał, że przepływ prądu od dodatniego zacisku napięcia do ujemnego zacisku napięcia. W tamtym czasie rola elektronu w przepływie prądu nie była jasna dla przyjętej przez niego konwencji. Jednak później, po kilku odkryciach, odkryto, że elektron, który powoduje ruch prądu w kierunku przeciwnym do przepływu prądu.

Zero woltów w obwodzie są określane jako uziemienie, które jest traktowane jako odniesienie do pomiaru innych napięć. Biegunowość napięcia elementu obwodu elektrycznego jest różna dla elementu aktywnego lub pasywnego dla elementu pasywnego, takiego jak rezystor. W przypadku aktywnych komponentów, takich jak zasilacz i kondensator, zacisk dostarczający prąd jest zaciskiem dodatnim, a drugi zacisk jest zaciskiem ujemnym.

Co to znaczy, gdy napięcie jest ujemne?

Napięcie jest wielkością względną, więc może być wartością ujemną lub dodatnią.

Gdy napięcie jest bardziej ujemne (w polaryzacji) w stosunku do masy obwodu, to napięcie jest ujemne. 

Na przykład źródło napięcia stałego, takie jak bateria (lub ogniwo), ma biegun ujemny i dodatni. Gdy zacisk dodatni akumulatora jest założony, zacisk ujemny jest podłączony do obwodu, wtedy napięcie dostarczane przez zasilanie do obwodu jest napięciem ujemnym.

 Dodatnie lub ujemne napięcie może wynikać z orientacji źródeł napięcia w obwodach. Gdy zacisk ujemny jest bezpośrednio połączony z masą, a zacisk dodatni jest bezpośrednio połączony z obwodami, generowane napięcie jest napięciem dodatnim. Gdy zacisk dodatni (+) jest podłączony bezpośrednio do masy, a zacisk ujemny (-) jest połączony z obwodami, napięcie generowane z zacisku ujemnego (-) zasilania jest napięciem ujemnym.

Do czego służy napięcie ujemne?

Kilka obwodów wykorzystuje napięcie ujemne, takie jak a tranzystor, Telecom, wzmacniacz push-pull, obwód sterownika mocy itp.

Zastosowanie ujemnego napięcia:

 Wzmacniacz operacyjny (OpAmp) potrzebuje zarówno dodatniego, jak i ujemnego napięcia do poprawnej pracy i wzmocnienia. W przypadku polaryzacji tranzystora wymagane jest ujemne napięcie. W telekomunikacji linie są zakopywane pod ziemią w obecności wilgoci i innych materiałów zewnętrznych, które mogą powodować korozję drutu, który jest zwykle wykonany z miedzi. Kiedy przez przewód jest używane napięcie ujemne, minimalizuje to korozję.

Czy wzmocnienie napięcia może być ujemne?

Wzmocnienie napięcia to stosunek napięcia wyjściowego (w woltach) do napięcia wejściowego (w woltach) elementu obwodu.

Ujemne wzmocnienie napięciowe oznacza zmianę polaryzacji napięcia z wejścia na wyjście. Innymi słowy, napięcie wyjściowe jest przesunięte w fazie o 180 stopni w odniesieniu do wejścia. Wzmocnienie napięciowe jest ujemne, gdy napięcie wyjściowe jest mniejsze (z powodu tłumienia lub przesunięcia fazowego) niż napięcie wejściowe. Wzmacniacz z ujemnym sprzężeniem zwrotnym ma ujemne wzmocnienie napięciowe.

Czy napięcie akumulatora może być ujemne?

Polaryzacja napięcia akumulatora zależy od tego, jak jest on podłączony między obwodem a uziemieniem.

Załóżmy, że dodatni (+) zacisk akumulatora jest bezpośrednio połączony z masą, a ujemny (-) zacisk jest połączony z obwodem. W takim przypadku generowane z niego napięcie będzie ujemne, a ujemny zacisk będzie uziemiony.

Dodatni zacisk jest podłączony do obwodu, wtedy generowane z niego napięcie będzie dodatnie.

Co to jest napięcie ujemne w AC?

W prąd przemienny (AC), dwa bieguny źródła prądu przemiennego zamieniają się między dodatnim a ujemnym.

Ujemne napięcie w AC oznacza, że ​​napięcie jest przesunięte w fazie o 180 stopni w odniesieniu do napięcia dodatniego. Kompletny cykl AC składa się z dwóch półcykli, jeden jest dodatnią (+) połową, a drugi ujemną (-) połową. Dodatnia połowa to miejsce, w którym napięcie jest dodatnie w dowolnym momencie. Jednak podczas ujemnej połowy koła biegunowość napięcia zostaje odwrócona w stosunku do dodatniej połowy cyklu, co oznacza, że ​​w dowolnym momencie ujemnej połowy cyklu napięcie jest ujemne.

Czy napięcie Thevenina może być ujemne?

Napięcie Thevenina można zdefiniować zgodnie z twierdzeniem Thevenina, które stwierdza, że ​​każdy obwód liniowy jest kombinacją kilku źródeł napięcia, a rezystory można zastąpić rezystorem i źródłem napięcia; wynikowym źródłem napięcia jest napięcie Thevenina.

Polaryzacja napięcia Thevenina może być ujemna i dodatnia w zależności od orientacji napięcia Thevenina w obwodach. Jeśli obliczone napięcie Thevenina jest ujemne, oznacza to, że kierunek wypadkowego źródła zasilania ulegnie zmianie. Jeżeli obliczona wartość pozostaje dodatnia, oznacza to, że orientacja wynikowej orientacji zasilacza jest prawidłowa.

Czy napięcie skuteczne może być ujemne?

RMS oznacza średnią wartość kwadratową trasy. Napięcie skuteczne można uzyskać, wyciągając pierwiastek kwadratowy ze średniej wartości kwadratu chwilowego napięcia w przedziale czasu

Wynik pierwiastka kwadratowego może być ujemny lub dodatni. Załóżmy, że amplituda napięcia jest przyjmowana jako RMS, a następnie umownie. W tym przypadku RMS napięcia będzie dodatnia tylko wtedy, gdy do uzyskania napięcia RMS weźmie się amplitudę i fazę napięcia, wtedy może to być złożona wartość ujemna lub dodatnia.

Czy napięcie w węźle może być ujemne?

W obwodzie węzeł jest punktem pomiędzy dwoma lub więcej elementami obwodu, a napięcie węzłowe jest różnicą potencjałów elektrycznych między dwoma węzłami obwodu.

Napięcie w węźle może być dodatnie lub ujemne, ponieważ jest to wielkość względna. Jeden węzeł obwodu można uznać za węzeł odniesienia i w odniesieniu do tego węzła można zmierzyć napięcie innego węzła. Generalnie napięcie odniesienia jest węzłem naziemnym, więc wartość drugiego węzła zależy od kierunku aktualnej orientacji itp. względem węzła odniesienia. Napięcie węzła pomiarowego może być niższe niż napięcie odniesienia.

Czy napięcie zatrzymania może być ujemne?

W eksperymencie z efektem fotoelektrycznym materiałem docelowym jest anoda. Anoda jest podłączona do dodatniego zacisku źródła napięcia pod wpływem fali monochromatycznej i elektromagnetycznej, co powoduje przepływ prądu przez obwód prąd zwany fotoprądem.

Gdy anoda jest połączona z ujemnym zaciskiem źródła napięcia, wraz ze wzrostem napięcia fotoprąd gaśnie. Napięcie, przy którym fotoprąd przestaje płynąć przez obwód, jest znane jako napięcie zatrzymania. Dzięki temu doświadczeniu dowiedzieliśmy się, że napięcie hamowania jest wartością ujemną.

Czy napięcie szczytowe do szczytowego może być ujemne?

Napięcie międzyszczytowe to różnica między napięciem minimalnym a maksymalnym napięcia sygnału napięciowego.

Wielkość napięcia międzyszczytowego może zmieniać się od 0 do dowolnej wartości dodatniej, ponieważ biegunowość napięcia międzyszczytowego może być ujemna i dodatnia.

Czy chwilowe napięcie może być ujemne?

Napięcie chwilowe to wartość napięcia (lub różnicy potencjałów) w określonym momencie czasu.

Chwilowe napięcie może być ujemne lub dodatnie. Chwilowe napięcie ujemnego źródła napięcia stałego jest konsekwentnie ujemne w dowolnym momencie. W napięciu przemiennym chwilowe napięcie zmienia się z czasem od dodatniego do ujemnego. Dla ujemnego cyklu sygnału napięcia przemiennego chwilowa wartość napięcia jest ujemna w dowolnej chwili.

Czy prąd jest ujemny, jeśli napięcie jest ujemne?

Napięcie jest wielkością względną, więc może być ujemne. Prąd ujemny może oznaczać tylko kierunek prądu elektronowego, który jest przeciwny do prądu elektrycznego zgodnie z konwencją.

Ujemne napięcie oznacza, że ​​ujemny zacisk zasilacza jest bezpośrednio podłączony do obwodu, a dodatni zacisk jest uziemiony. Prąd z negatywu(-) uwzględniany jest zacisk źródła napięcia. Ten prąd będzie prądem ujemnym, ponieważ znamy prąd elektryczny z dodatniego zacisku dowolnego źródła napięcia.

Co oznacza ujemne napięcie 5 woltów?

5 woltów to różnica potencjałów (lub napięcia) między dwoma różnymi punktami. Potwierdź, że napięcie jest wielkością względną, polaryzacja napięcia może się zmienić, biorąc pod uwagę referencje.

obraz 6
Zdjęcie: Zasilanie 5 V DC połączone z masą przez zacisk dodatni.

Gdy dodatni zacisk zasilania 5 V DC jest bezpośrednio połączony z masą. W rezultacie pozytywny (+) zacisk staje się napięciem odniesienia, a ujemnym (-) zacisk zasilania 5 V jest połączony z obwodem. Wynikowe napięcie przez zasilanie 5 woltów będzie ujemne 5 woltów, ponieważ zacisk dodatni jest traktowany jako punkt odniesienia.

Jak stworzyć napięcie ujemne?

Do generowania ujemnego napięcia można użyć różnych metod.

Za pomocą :-

Dzięki połączeniu 555 timerów i obwodu clipper, ujemne napięcie może być generowane jako wyjście. Tutaj 555 timer działa jak astabilny wibrator. Po otrzymaniu zasilania z zasilacza, 555 wygeneruje falę prostokątną jako wyjście, która będzie składać się zarówno z napięcia dodatniego, jak i ujemnego. Podczas dodatniej połowy napięcia wyjściowego kondensator połączony z wyjściem jest ładowany, więc nie będzie napięcia dodatniego. Podczas ujemnego napięcia na kondensatorze rozładowuje się dioda dostarczając ujemne napięcie na wyjściu.

Istnieje kilka układów ICS, które wykorzystują konwerter napięcia z przełączanym kondensatorem do konwersji napięcia na napięcie ujemne. Ogólnie rzecz biorąc, te układy scalone zawierają kondensatory niekrytyczne dla pompy ładującej i zbiornika ładunku. A podstawowym elementem tych układów scalonych jest translator poziomu napięcia oscylatora i przełączniki MOS.

Jak wiemy, prostownik półfalowy może odfiltrować dodatnią lub ujemną połowę dowolnego sygnału AC, ponieważ wymagane wyjście to ujemne napięcie ujemne prostownika półfalowego może być używane w tym prostowniku tylko ujemna połowa sygnału AC może przejść przez niego, tak jak W rezultacie na wyjściu będzie tylko ujemne napięcie!

Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza odwracającego jest ujemne, co oznacza, że ​​wyjście wzmacniacza odwracającego jest o 180 stopni przesunięte w fazie z wejściem wzmacniacza, więc jeśli do wzmacniacza odwracającego zostanie podane napięcie dodatnie, wówczas napięcie ujemne będzie równe wyjście.

Jak zamienić napięcie ujemne na dodatnie?

W razie potrzeby napięcie ujemne można przekształcić w napięcie dodatnie.

Wzmacniacz odwracający może być użyty do przekształcać Negatyw (-) napięcie na dodatnie(+) napięcie. Wzmocnienie napięciowe wzmacniacza odwracającego jest ujemne, co oznacza, że ​​napięcie wyjściowe jest przesunięte w fazie o 180 stopni względem wejścia. Jeśli wejście jest traktowane jako napięcie ujemne, to napięcie wyjściowe wzmacniacza odwracającego będzie dodatnie.

Czym są regulatory napięcia ujemnego?

Vregulatory napięcia służą do utrzymywania określonego zakresu napięcia do różnych celów.

Regulator napięcia ujemnego to obwód, który służy do utrzymywania napięcia w określonym zakresie napięcia ujemnego. 79XX to rodzina układów scalonych, która jest trójpinowym regulatorem napięcia ujemnego.

Te układy scalone są dostępne w 3 różnych napięciach wyjściowych -5, -12 i -15. Te układy scalone mają właściwości ograniczające międzyprądowe i zabezpieczenie termiczne dla ich bezpieczeństwa.

Czy Arduino może wyprowadzać ujemne napięcie?

Na rynku dostępnych jest kilka płyt Arduino.

Generalnie napięcie wyjściowe bezpośrednio z Arduino jest w dodatnim zakresie napięcia. Zakres napięcia będzie się różnić w zależności od typu lub pinu, z którego pobierane jest wyjście. Aby uzyskać ujemne napięcie wyjściowe z Arduino, wymagany jest zewnętrzny obwód konwertera napięcia do konwersji napięcia z dodatniego na ujemne.

Czy ziemia jest dodatnia czy ujemna?

Uziemienie jest punktem odniesienia obwodu, względem którego można zmierzyć napięcie dowolnego punktu.

Masa może być zarówno dodatnia, jak i ujemna, w zależności od konstrukcji obwodu. W elektronice uziemieniem może być dodatni lub ujemny zacisk dowolnego zasilacza. Gdy ujemny zacisk zasilania jest bezpośrednio połączony z ziemią, wówczas nazywa się masę negatywny grunt. Gdy dodatni zacisk zasilacza jest bezpośrednio połączony z ziemią, wówczas nazywa się masę dodatni grunt.

Czy można połączyć uziemienie z negatywem?

Źródło napięcia ma dwa zaciski; jeden jest uważany za pozytywny, a drugi za negatywny.

Masa jest punktem odniesienia obwodu zerowego napięcia. Jeżeli w obwodzie jest tylko jedno zasilanie, to ujemny zacisk zasilania jest uważany za taki sam jak masa. W razie potrzeby uziemienie można również podłączyć bezpośrednio do ujemnego (-) zacisku zasilania DC. Gdy zacisk DC jest bezpośrednio podłączony do ziemi, wtedy ziemia nazywana jest uziemieniem ujemnym. Nie ma dodatniego ani ujemnego końca w zasilaniu AC, ponieważ polaryzacja zmienia się z czasem, więc przewód neutralny z obwodu AC może być bezpośrednio podłączony do uziemienia. Uziemienie nie jest konieczne dla każdego obwodu. Jest zwykle używany do ochrony, wspólnego punktu odniesienia dla napięć itp.

Jak testuje się regulator napięcia ujemnego?

Napięcie wyjściowe i wejściowe regulatora może sprawdzić pod kątem testowania ujemnego regulatora napięcia.

Napięcie wejściowe do regulatora ujemnego może być mierzone względem ziemi; napięcie wejściowe regulatora jest testowane, aby regulator mógł prawidłowo pracować przy wystarczającym napięciu wejściowym. Napięcie wejściowe musi być większe niż regulowane napięcie wyjściowe pod względem wielkości. Zakres napięcia wyjściowego różni się w zależności od różnych regulatorów napięcia. Jeśli chodzi o regulator napięcia ujemnego, zakres napięcia wyjściowego będzie w ujemnych wartościach napięcia. Gdy testowany jest regulator napięcia ujemnego, upewnij się, że napięcie wyjściowe znajduje się w ujemnym zakresie napięcia. Napięcie wyjściowe musi być zbliżone do znamionowego napięcia wyjściowego. Jeśli napięcie wyjściowe nie jest zbliżone do znamionowej mocy wyjściowej, regulator może być uszkodzony.

Który układ scalony służy do uzyskania ujemnego napięcia?

Konwerter napięcia z przełączanym kondensatorem, który odwraca, dzieli, podwaja lub mnoży dodatnie napięcie wejściowe.

obraz 7
Źródło obrazu: “Schemat demonstracyjny ICL7660”(CC BY-NC-SA 2.0) przez tronix

Układy scalone używane do uzyskania ujemnego napięcia jako wyjścia to TL7660, MAX1044, NCP1729, LT1026, MAX870, MAX829, LT1054, CAT7660 itp.. Te układy scalone są używane w sterownikach liniowych, wzmacniaczach operacyjnych, dostawcach, generatorach napięcia ujemnego, rozdzielaczach napięcia, generatorach napięcia itp. Te układy scalone pracują dla różnych zakresów napięcia, które zależą od specyfikacji układu scalonego.

Dlaczego prąd płynie od negatywnego do pozytywnego?

Różnica potencjałów między dwoma punktami w obwodzie to przepływ prądu.

Prąd elektronowy zaczyna się od ujemnego (-) terminal. Wędruje do dodatniego zacisku zasilacza, ponieważ prąd elektronów jest w kierunku przeciwnym do elektrycznej konwencji prądu. Przepływ elektronów jest spowodowany różnicą polaryzacji lub różnicą potencjałów wytworzoną przez nadmiar elektronu na jednym końcu i niedobór elektronu na drugim – elektrony naładowane ujemnie przyciągane w kierunku dodatniego końca zasilania z ujemnego końca zasilania .

Jaka jest różnica między napięciem dodatnim a ujemnym?

Każde napięcie może być dodatnie, ujemne lub zerowe.

Różnica między napięciem dodatnim (+) i ujemnym (-) wynika z biegunowości napięcia. Polaryzacja napięcia może się zmieniać wraz z odniesieniem, tak jakby wyższy punkt potencjału był traktowany jako odniesienie do pomiaru niższego potencjału. Różnica potencjałów będzie ujemna, co jest ujemnym napięciem. A kiedy punkt o niższym potencjale jest traktowany jako odniesienie do pomiaru wyższego potencjału, różnica potencjałów będzie dodatnia. Polaryzacja napięcia wpływała również na orientację źródła prądu stałego. Dla źródła prądu zmiennego w czasie polaryzacja napięcia zmienia się tak jak dla dodatniej połowy sygnału AC napięcie jest dodatnie, a dla ujemnej połowy napięcie jest ujemne.