回路をシミュレートするときにグラウンドが必要なのはなぜですか？電圧は2つのノード間で相対的だと思いました！

エレクトロニクスは私にとって非常に新しいものです。

私が考えることができる最も基本的な回路を取りました：1Vの電圧源と1オームの抵抗

私が理解している限り、（I = V / R）1アンペアの電流を得る必要があります。しかし、シミュレーションでは解決策が得られず、私は根拠があるべきだと述べました。

両側に電位差を与える電圧源がある場合、なぜ接地が必要ですか？

回路を接続します。

https://www.circuitlab.com/circuit/839aaj6y5a6t/simplest-circuit/

絶対に正しい：電圧は2つのノード間でのみ定義されます。

多くの電子回路には、回路の多くの部分に接続する定電圧*電源があります。 慣例により、電源のより正の端子には「V +」または「Vcc」または...

慣例により、電源のより負の端子は「グランド」と呼ばれます。

慣例により、回路図にV +ネットもグラウンドネットも描画しないことがよくあります。代わりに、V +シンボルまたはグラウンドシンボルに接続します。

そして最後に、慣例により、我々は、電圧について話す時はいつでも、で回路内の任意のポイントは、我々は暗黙のうちにそのポイントとグランドネットとの間の電圧について話しています。

あなたのシミュレーションツールは、その最後の慣習を単に尊重しています。したがって、グラウンドと呼ばれる参照ネットが必要です。

*または、その近似

質問の詳細は次のとおりです。

私が理解している限りでは、（I = V / R）1アンペアの電流を得る必要があります。しかし、刺激は解決策を与えず、私は根拠を持っている必要があります。

両側に電位差を与える電圧源がある場合、なぜ接地が必要ですか？

それは、シミュレータがどのように機能するかにかかっています。シミュレータには基準点が必要であり、この基準点はGND記号で示されます。内部的に、エンジンはこの参照に対するシステム方程式と応答を決定します。

この制限は、物理のために現実の世界には存在しません。

通常、電源装置のマイナス（-）側が0Vであると「想定」されているため、アースをマイナス側に接続すると0 Vになり、プラス（+）側は1V（GND +差= 0 + 1 = 1）V。

プラス側にグランドを配置すると、マイナス側は-1Vになります。

たしかにそれは正しいね。「出力」ノードは、他のポイントと比較するように指示されない限り、電圧を測定できません。それが「グラウンド」ポイントの唯一の目的です。

測定する電圧を要求しない場合、少なくともノードの電流を測定できると考えるかもしれません。しかし、SWは電流を計算するために電圧を計算する必要があるため、独自の計算のために接地基準点が必要です。

両側に電位差を与える電圧源がある場合、なぜ接地が必要ですか？

その理由は、回路の記述方法です。あなたが正しい。すべての電圧は2点にまたがっています。「IN点の電圧は」というようなものはありません。「INとOUT間の電圧は何ですか」としか言えません。

したがって、回路について話す（および考える）ことを単純化するために、回路内の何かを「これはゼロ」と宣言し、それを「グラウンド」と呼ぶのが一般的な方法です。したがって、「INの電圧は1V」と言うことができますが、実際には「グランドと IN 間の電圧は1V」です。

見ただけでは、シミュレータは地面なしでは機能しないことが予想されます。「ポイント間」ではなく「ポイント」で電圧を表示します。グラウンドポイントを設定しないと、この方法で結果を表示することはできないため、シミュレーションを実行することはまったく意味がありません。

動作するシミュレータがいくつかあると思います。これは技術的な問題ではなく、結果の表示方法の問題です。

実際、「グラウンド」は必要ありません。必要なのは、抵抗器の下部と電圧源の下部（マイナス）端子間の接続です。シミュレーターでは、これは接続リストによって行われます。これら2つが水道管、テスラコイルの上部、220ボルトのAC電源、ヴァンデグラフジェネレーターの上部、またはベンフランクリンのkitに接続されている場合、シミュレーターによって計算される抵抗器の電流は同じになります。 。

シミュレータに戻り、電圧源の2つの異なるポイントと抵抗器の2つの異なるポイントに接続されていることを確認します。

覚えておいてください：抵抗は無駄です！

私は厳密に数学的な意味であなたの質問に答えようとします。シミュレータと呼ばれる貧しい人々がここで解決策を見つけることができない理由を理解するでしょう。

あなたのサーキットは次のとおりです

図に示すように、上の端末Aと下の端末Bを呼び出しましょう。

これで、電圧源わかります $V_A - V_B = 1V$

抵抗器側からも、

$I = (V_A - V_B) / R$$I= 1$

$V_A$$V_B$$V_A - V_B = 1$

$V_A=5$$V_B=4$$V_A-V_B=1$

$V_A$$V_B$

すべての電圧差と電流はまだ定義されています。しかし、絶対電圧は定義されていません。

絶対電圧を定義するため（およびurシミュレーターがソリューションをスローするため）。参照が必要です。その参照は通常、グラウンドとして選択されます。

$V_A$$V_B$

$V_B=0$

$V_A=1$$V_B$

さらに簡単な状況を考えてください：

20階建ての建物があるとしましょう（各階の高さは10フィートだとしましょう）。建物の12階に立っているとしましょう。

あなたが立っている高さで誰かに尋ねられたら..

あなたの答えは何ですか？

120フィート？本気ですか ？

建物がエベレスト山（それ自体が海抜29000フィート）にある場合はどうなりますか？

あなたは0階からあなたにそれを言うことができるが..差は120フィートです。あなたは1階からあなたにそれを言うことができるが..違いは110フィートです。
どこから測定しているかわからない限り、絶対高さを定義することはできません。

建物がエベレスト山にあり、参照が海面である場合。立っている高さは29000フィート+ 120フィートです。

ただし、参照が0階の場合、高さは120フィートです。

シミュレータが直面している難しさをご理解いただければ幸いです。

以下の2つの回路をシミュレートすると、私が話していることを理解できます。

1. 基準となる0階：

2. 基準となる海面：

ではごきげんよう ！！

実際には2つの理由があります。

最初はシミュレーションです。現実の世界では、1 Vの電源（高電流容量（一般的な単三電池ではなく強力な電圧源を意味します））を1オームの抵抗器に接続すると、確実に接地なしで1 Aになります。

だが..

第二に、実世界でも負の電圧を生成するために使用されます。そして、シミュレーターは、あなたがしようとしているものを知りたいです。電源のマイナス側を接地すると、回路は接地しなかったのと同じになります（ほぼ等しい）しかし、回路の機能は回路の測定値を変更しませんが、電源の正側を接地すると意志とそれは違いを生むだろう。

最初の例では、底部（-端）を接地すると1 Vと0ボルト（接地）で、差は1 V、電流は1 Aです。しかし、上部（+端）を接地する2番目の例では下部に-1 V、上部に0ボルト、差は1 V、電流は1アンペアです。両方の回路はまったく同じように機能しますが、測定値は+1〜0対0〜-1です。そして、彼らはそのように異なっています。そのため、シミュレータは、あなたがどれをあなたがいじりたいかについての決定をあなたに尋ねます。