Forta si Gratie

Utilizarea simbolului de impamantare GND (Ground) in reprezentarea schematica a circuitelor electrice

In momentul in care un circuit se inchide, punerea in comun a tuturor punctelor din circuit care urmeaza a fi strabatute de curent electric creeaza un sistem unitar de valori ale potentialelor electrice din circuit, reprezentand, precum intr-un ansamblu de pompe si cascade supraetajate, diferite nivele de inaltime la care apa urca si de la care ajunge sa coboare parcurgand o distanta verticala mai mare sau mai mica, intampinand rezistente mai mari sau mai mici in decursul acestor urcari si coborari.

Limita maxima a "caderii de apa" este data de valoarea maxima a inaltimii la care aceasta poate fi urcata de pompele de presiune din sistem (sursele de tensiune) in raport cu nivelul de baza (considerat referinta) de la care pleaca toate raportarile. Acest nivel referinta (poate fi voltajul cu valoarea cea mai mica din circuit) il asociem potentialului 0 si il reprezentam cu simbolul GND (sau "Ground").

Sa rescriem voltajele din circuitul anterior in acord cu acest nou sistem de reprezentare:

Asemanarea cu un sistem de POMPE (urcatoare de apa) a surselor V1, V2 si respectiv CASCADE (caderi de apa) ale consumatorilor R1, R2, R3 intre diferite nivele precis determinate ale unui sistem inchis devine acum evidenta:

- Sursa V1 ar trebui sa urce apa de la nivelul 0 la nivelul 10 in cazul in care nu ar aparea cadere de apa prin ea.
- Sursa V2 urca apa de la nivelul 0 la nivelul 20.
- Apa cade apoi de la nivelul 20 al sistemului (unde nu ajunge decat sursa V2) la nivelul 11,42 (in punctul A din circuit) prin tubulatura R2.
- Din punctul A, suvoiul de apa se desparte in doua: o parte cade prin tubulatura R1 pana la nivelul 10 (al sursei V1), iar o alta parte cade prin tubulatura R3 pana la nivelul 0 (nivelul de baza, de unde se alimenteaza pompele).
- La nivelul 10 al V1, in loc sa ajunga apa urcata de pompa V1, incepe sa cada catre nivelul de baza apa provenita de la V2 si trecuta prin R2 si R1.

Intrebare: Ce inseamna faptul ca pe nivelul sursei V1 ajunge curent in loc sa plece curent din aceasta sursa? Ce se intampla cu acest surplus care ajunge din circuit pe V1?

Avem 3 raspunsuri posibile:
- Daca sursa V1 este baterie, atunci aceasta se incarca deoarece in interiorul bateriei curentul electric este reversat iar elementele chimice care prin reactia lor genereaza electricitate, acum se refac prin reactie inversa; bateria se comporta ca o rezistenta, avand caderea de tensiune pe ea de 10V si un curent de intensitate 0,142 Amperi care o strabate in sens opus cazului in care bateria ar fi functionat ca generator de curent in circuit.
- Daca in schimb sursa V1 este un generator simplu de curent continuu, este foarte posibil ca acesta sa se distruga intantaneu.
- Daca sursa V1 este un generator care se ajusteaza (in sensul ca permite curentului sa se scurga / sa dreneze prin el in sens opus, sursa incetand sa mai lucreze ca o sursa), atunci curentul care vine de la sursa V2 va trece pur si simplu prin V1 care se va comporta ca o rezistenta.

Luand ca referinta nivelul 0V (GND) pentru toate elelementele de circuit care se afla in contact cu aceasta valoare de potential minim, vom denumi acest nivel in mod simbolic impamantare de circuit (nu are legatura cu impamantarea efectiva din liniile de curent de inalta tensiune), la acest voltaj de referinta fiind raportate toate celalalte voltaje din circuit.

Utilizand acest simbol, reprezentarea schemei de mai sus va fi urmatoarea:

Putem simplifica si mai mult reprezentarea simbolica, reducand descrierea circuitului la urmatoarea schema - acurata si extrem de sintetica:

..sau chiar:

Toate punctele din circuit conectate la GROUND (referinta GND sau Pamant) sunt de fapt puncte interconectate intre ele si avand un acelasi potential electric (considerat referinta in circuit - in exemplul nostru si in cele mai multe cazuri el este ales ca fiind 0 dar poate fi orice alta valoare).

De abia incepand cu aceasta reprezentare putem asocia intre ele module de circuit tot mai complexe si mai diverse, trasand eficient diagrame ale unor circuite intr-atat de complexe incat ar fi de-a dreptul imposibil o reprezentare a lor in adnotatia clasica, normala, explicitata fir cu fir si punct cu punct. Iar un mic secret in ceea ce priveste scrierea ecuatiilor lui Kirchhoff pentru circuite complexe este ca nu se vor scrie niciodata mai multe ecuatii independente decat numarul necunoscutelor din circuit. Practic indiferent cate ecuatii putem scrie, vom alege strict atatea cate avem nevoie. Modul in care stabilim independenta ecuatiilor pe care alegem sa le scriem este o alta discutie, insa deosebit de interesanta si foarte utila, care se merita avuta in vedere pentru cei care doresc sa aprofundeze fenomenele electrice din circuitele complexe.

Comentarii (0) Nume E-mail (nu se publica online) Comentariu