Почему через «землю» нельзя сделать цепь без проводов?

Question

[FilatovNikita]

Добрый день! Изучаю материал по книге Петцольда «тайный кол информатики», сразу скажу что в электронике полный ноль и это мое первое знакомство с данной темой. В книге в главе 4 приводится пример с батерейкой, лампочкой и переключателем и говорится о том что вместо общего провода можно использовать землю так как земля это хороший проводник за счёт своих размеров, но при условии если будет использоваться вбитый медный штырь в землю. Так вот у меня здесь возникло 2 вопроса. Первый почему тогда вообще нельзя обойтись без проводов раз можно заменить их землёй, а второй как электроны понимают что им надо идти в сторону именно моего штыря, а не соседского например? И ещё вопрос почему земля используется именно для минуса батарейки, а не для плюса ?

Comments

[Roman]

почему тогда вообще нельзя обойтись без проводов

реинкарнация ;) только его звали не Никита FilatovNikita, а Никола @TeslaNikola

[FilatovNikita]

Roman, забавная шутка )) но ещё лучше если был бы ответ

[Roman]

FilatovNikita, Вы бы почитали, по ссылке, там есть часть "С Башней разобрались, теперь идем к Земле"
 

Первый почему тогда вообще нельзя обойтись без проводов раз можно заменить их землёй

забавная шутка )) но ещё лучше если был бы ответ

там же

Сопротивление между двумя стержнями, погруженными в плохо проводящую среду (например в грунт) задается формулой ...

и т.д. и т.п.

[FilatovNikita]

Roman, спасибо большое, я прочту ;)

Answer 1

[Moskus]

Эта схема - отвратительная иллюстрация, потому что она содержит упрощения и ошибки, свойственные плохой научно-популярной литературе. На самом деле, так, как там нарисовано, ничего работать не будет. Эта схема - неверное упрощение схемы работы однопроводного телеграфа, где во-первых, использовалось весьма высокое напряжение, а, во-вторых, вовсю использовался эффект емкости земли, которая, согласно принципам физики проводимости, куда меньше сопротивляется переменному току. Поскольку ваши знания физики весьма сумбурны и малы, лучше пропустите эту главу, потому что вы не сможете продраться через ошибки и недопустимые упрощения, которые допущены в тексте.

Ток не "знает", куда течь - электроны всегда движутся под действием электродвижущей силы, грубо - напряжения, создаваемого источником напряжения. Эта сила возникает, как результат электрического поля, приложенного к проводнику, а происходит это при подключении к нему источника напряжения (например, батарейки).

Даже если бы земля реально имела такую же проводимость, как металл проводов, вообще обойтись без проводов было бы, конечно, нельзя, потому что воткнув два контакта от источника напряжения в землю вы бы их просто закоротили.

Comments

[FilatovNikita]

Тоесть проблема в том что даже если сделать 2 штыря, то в этом нет никого смысла потому что их просто закоротит ?

[FilatovNikita]

Да логически понятно, что это все далеко от реальности, но все же )) по сути книга больше даже не об этом, но после этих глав стало интересно подробнее узнать об этом

[Moskus]

FilatovNikita, ещё раз, внимательно прочтите, что я написал.

Схему, которая нарисована, сделать нельзя, потому что, на самом деле, сопротивление земли постоянному току - большое. Иначе говоря, её проводимость гораздо хуже проводимости металлических кабелей. Потери будут очень велики, потому для передачи сигнала понадобится высокое напряжение явно не от батарейки, которое будет опасно.

А "вообще обойтись без проводов", как в вашем вопросе, нельзя, потому что если в землю воткнуть провода от одного источника напряжения, ток пойдет по пути наименьшего сопротивления, то есть закоротит эти провода. Какой-то сигнал при этом никуда, ни к какому устройству вроде лампочки, передаваться не будет.

Я знаю, что книга - не об этом, потому и советую вам пропустить эту часть, потому что для понимания книги она не требуется, зато может (собственно, это и случилось) навести вас на заблуждения. Это очень вредная привычка, которая есть у некоторых авторов - отвлекаться на вещи, которые они не могут объяснить понятно и правильно. При том что это объяснение читателю ничего хорошего не даёт вообще.

[FilatovNikita]

Moskus, спасибо ))

[Bcoon]

Moskus, а о книге в целом можете своё мнение сказать? (если читали, конечно).

[Moskus]

Игорь, я проглядел ее по диагонали как-то давно, после подобного же вопроса, заданного знакомыми, которые хотели купить эту книгу ребенку для знакомства с тем, как работает компьютер. У меня сложилось не очень приятное впечатление, потому что автор, конечно, очень старался, но в начале свалил в кучу множество вещей, которые вроде как необходимо понимать перед тем, как начать разбираться в устройстве компьютера, но сделал жуткое количество отступлений и упрощений, которые, в результате, нифига не помогают.

Я не понял, на какой возраст она ориентирована, потому что если на 13-14, то физика там упрощена безобразно, если на 11-12, то там - не очень понятная математика. Мне кажется, что большую часть начальных объяснений нужно оттуда выкинуть, а заменить их тем, что дать ребенку Детскую энциклопедию лет в пять-шесть, хорошо объяснив, что это старая книга.

[Владимир Олохтонов]

Игорь, могу сказать, что книга прекрасная, а Moskus излишне придирается. Мне она очень помогла лучше понять как работают компьютеры, даже несмотря на такие неточности в начале, которые нужны, чтобы человек сколь угодно далёкий от темы, смог понять основную тему книги.

[Moskus]

Владимир Олохтонов, из того, что высказали, не следует, что ваш опыт противоречит тому, что сказал я. Остальное - это ваши ощущения, без аргументов.

Answer 2

[pfg21]

сопротивление земли весьма большое, что сразу обрубает всю практическую ценность затеи.
есть экспериментальные силовые линии электропередачи с использованием в качестве одного из проводов океанической воды, которая из-за наличия воды и солей имеет бОльшую электропроводность чем земля.
Но там возникает другая проблема - элемент контактирующий с соленой водой из-за больших проходящих токов потихоньку окисляется и растворяется в воде. плюс еще несколько менее наглядных проблем.
в большинстве случаев на порядок эффективнее прокинуть два провода.

электрические заряды движутся под действием градиента электирического поля. к примеру положительный заряд двигается из места с большим "положительным" потенциалом в сторону меньшего "положительного" потенциала.
к твоему или не твоему штырю электрону в принципе без разницы.
если поток зарядов пойдет "неправильно" то в том месте возрастет потенциал электрического поля и они оттуда начнут утекать в зону с меньшим потенциалом.
говоря упрощенно если твой электрон попадет в штырь соседа, то значит какой либо из его электронов попадет в твой штырь.

исторически так сложилось что минусовый вывод берется за землю.
в радиолампах входной сигнал прикладывался между катодом (который принимался за землю) и управляющей сеткой, а усиленный сигнал снимался с анода, к которому прикладывался большой положительный потенциал относительно катода.
да и человеку гораздо удобнее считать в "положительных числах" напряжения относительно земли.
это не везде, к примеру в большинстве схем аудиоаппаратуры удобнее использовать двуполярное питание. т.е. есть земля и два питающих провода +15в и -15в. сигналы также двуполярны.

Comments

[FilatovNikita]

Большое спасибо, на счёт штыря стало понятнее намного))

Answer 3

[АртемЪ]

Первый почему тогда вообще нельзя обойтись без проводов раз можно заменить их землёй

Один провод можно заменить землей.

как электроны понимают что им надо идти в сторону именно моего штыря, а не соседского например?

Примерно так же как вода понимает что ей надо течь вниз, а не вверх например.
Все дело в напряжении. А напряжение по другому называется - разница потенциалов. Если есть разница - есть движение электронов. А электроны своим движением стремятся эту разницу устранить и уравнять потенциалы.

почему земля используется именно для минуса батарейки, а не для плюса ?

С чего вы взяли? Земля не используется ни для минуса, ни для плюса. Для минуса и плюса используются провода.

Comments

[FilatovNikita]

А вот почему только 1 провод раз земля и естььпроводник почему нельзя обойтись без 2 го провода? И почему на всех схемах Книги к земле подключается минусом батарейки ?

[АртемЪ]

@FilatovNikita

, А вот почему только 1 провод раз земля и естььпроводник

Потому что земля это не проводник.

[Stalker_RED]

FilatovNikita, вы предлагаете оба провода воткнуть в землю? А как тогда на другом конце понять что кто-то вообще какие-то сигналы посылает?

[АртемЪ]

И почему на всех схемах Книги к земле подключается минусом батарейки ?

Не знаю про какую книгу идет речь, спросите это у автора книги.
На приведенном вами рисунке нет ничего подобного.

[FilatovNikita]

АртемЪ, а что же это тогда ? Просто в книге прямым текстом написали, что земля неплохой проводник за счёт своих размеров...

[АртемЪ]

FilatovNikita, Смотря с чем сравнивать.
Если вас устраивает Земля в качестве проводника берите еще одну Землю для второго проводника и устраивайте электрическую сеть.

[FilatovNikita]

Stalker_RED, нет провод использовать, но лишь только исходящий от металлиского штыря, а не перебрасывать провод между домами

[FilatovNikita]

АртемЪ,
Вот конкретно здесь идёт от минуса всегда

[АртемЪ]

Для того чтобы пошел ток нужно два провода.
По одному проводу вы встречные потоки не пустите.

Чтобы батарея отопления заработала нужно как минимум две трубы - по которой горячая вода будет подходить (+) и по которой охлажденная вода будет уходить (-)
Вы можете включить землю в цепь отопления - сбрасывать охлажденную воду в реку, и из нее же закачивать воду для нагрева. Ничего это не поменяет.

[АртемЪ]

FilatovNikita,

Вот конкретно здесь идёт от минуса всегда

Ну чисто для порядка.
А вообще пофиг. Переверните батарейку ничего не поменяется.

[АртемЪ]

FilatovNikita,

нет провод использовать, но лишь только исходящий от металлиского штыря, а не перебрасывать провод между домами

Ну это один, а второй?