接地・GNDについて

色々調べてみたのですが、イマイチ納得できないので質問させてください。

電子回路においてGNDの表記が出てきて、それがマイナスの配線であることは分かっているつもりてすが、
接地とは何かを改めて考えると分からなくなってしまいます。

電気は、プラスとマイナスで引き付け合っていますが、GNDは何に属すのですか？
電源を使用する際に、プラスとGNDの端子を使うとするなら、GNDはマイナス極の意味合いになるわけですが、それは地面の中のマイナス電子がプラス極の電子を引き付けているということですか？

学校では2極が引き付け合うことで電気の流れが発生し、電界が生じると習ったのに、社会に出るとGNDに落とすという表現がよく使われているので、混乱しています。
GNDに落とすということは、地面に流すと
いうことになりますが、流してしまってはプラス極とマイナス極の引き付け合う関係が成り立たないのでは？

調べてみると、電位の話がよく出てきます。
(基準電位0Vをとらなければ数値化できない等…)

電位は、電気の位置エネルギーのことだと聞きますが、物理的な位置ではないですよね？
笑われそうですが、ここに重力の話は関係ないですよね？
あくまで数値的な意味合いだけと考えて良いですか？
0を定めないと数値化できないという話は理解できるのですが。

プラス極側を高い電位とし、マイナス極側を低い電位としたときに、GNDに落とすという表現はどこに位置するのでしょうか？
抵抗値は関係ありますか？

No.2 ベストアンサー 回答者： M光國 回答日時： 2015/02/20 17:22

接地(Ground)とマイナスは基本的には関係ありません．

電位：電気工学的には「無限遠から電子を運ぶ野に必要なエネルギー≒電圧」
　　　として定義されますが，無限遠からというのは実際は困難ですから，
　　　通常，電位の基準点は地球の大地(Ground)としています．
　　　大地といっても局所的には電位が違うと思うかもしれませんが，
　　　大地は導電性で体積が大きいので接地面積を十分大きくとれば
　　　同一電位となるはずです．
電位差：２点間の電位の差（通常これを電圧として測っている．→後述）
接地：絶対電位の基準点は地球の大地ですが，これは実用的ではありませんので，
　　　実際の電気回路の分野では「接地(Ground)」ということばは，
　　　次の2つの意味で使われることが多いと思います．

１．電位差≒電圧を測る基準点(ここを0Vとする)

２．回路電流が多く流れる共通電路：
　　＋－電源を使う多くの回路は，慣例としてマイナス側を０Ｖの基準とするため，
　　ここに節点が集まり，そのため，－側の線に多くの共通電流が流れます．
　　そこで，－側の共通線を「接地(Ground)」として（広い面積の)導体を使用して，
　　ノイズシールドや放熱対策に役立てます．

ここで，「電圧」という言葉も少し曖昧に使われてます．
コレクタ電圧，抵抗の端子電圧では明らかに電位差の意味ですが，
洋服などに生ずる静電気が１万Ｖというのは，大地から測った電位の意味でしょう．

したがって，ご質問の「ＧＮＤ：接地」に落とすという意味もいろいろです．

家庭の100V電灯線もどこかの電柱で片方の線が大地に「接地」されてますが，
これは交流ですからプラスもマイナスもありません．
電気製品のケースは内部の電源には何もつながっていないかもしれませんが，
安全のために大地に接地をする様にすすめられてます．
アンプなど内部で正・負電源を使っている機器は,正負電圧の中点０Ｖを
基板のＧＮＤとするでしょうが，これは普通大地にはつなぎません．
単電源の多くの回路ではマイナス側をＧＮＤに落としますが，回路によっては，
プラス側をＧＮＤに落とした方が放熱などの点でよい場合もあります．

No.1 回答者： check-svc 回答日時： 2015/02/19 11:12

ＧＮＤとは電子回路におけるシャーシアースのこと。

マイナスがＧＮＤとは限りません。
電子回路においては、ＧＮＤよりもマイナスとなる箇所もあります。
つまりは、その回路における電位ゼロの部分ってことです。

＞ 電気は、プラスとマイナスで引き付け合っていますが、GNDは何に属すのですか？
●プラスの電荷とマイナスの電荷が引き合うというのはありますが、これは電磁気学の次元であり、それとＧＮＤという電子回路での用語とは全く別の話です。
強いて言うなら、電気はプラスからマイナスに流れる（実際は電子の流れですが、これとは逆向き）ということです。

＞学校では2極が引き付け合うことで電気の流れが発生し、電界が生じると習ったのに、社会に出るとGNDに落とすという表現がよく使われているので、混乱しています。
●正しくは、電気の流れで電界が生じるのではありません。電気の流れで生じるのは磁界。電界は電荷で生じます。
少なくとも専門家なら「GNDに落とす」なんて言いませんが？　
おそらくは、シャーシアースに接続するということでしょうね。

＞GNDに落とすということは、地面に流すと いうことになりますが・・・・
●間違い。地面に流すのは接地（英語ではアース）であって、シャーシアースとは別です。
接地でのアースと、電子回路でのシャーシアースは全く別のものです。大地接地ではＧＮＤとは言いません。

＞電位は、電気の位置エネルギーのことだと聞きますが、物理的な位置ではないですよね？
●はい

＞ここに重力の話は関係ないですよね？
●はい、関係ないです。

＞あくまで数値的な意味合いだけと考えて良いですか？0を定めないと数値化できないという話は理解できるのですが。
●物理的な位置エネルギーと同じような考えができるということ。
落差というのはどこからの高さなのか、つまり基準の位置（高さ）があって、それよりもどれだけ高い位置なのかが落差ですよね。
電位（どこかを基準とした値）と電圧（相対的高さ：落差）の関係もこれと同じです。
水は高い所から低いところに流れ、障害物があればあるほど流れの勢いが抑えられる。
電気は電圧の高いところから低いところに流れ、抵抗が大きくなればなるほど電流の流れは小さくなる。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。
check-svcさんに、プラスとマイナスの電荷が引き付け合うことと電子回路で使うGNDという用語は次元の違う話だと回答頂き、かなり頭を悩ませました。
結果、電流が流れるプラスマイナスの極性と、電位の数値であるプラスマイナスが頭の中でいっしょくたになっていることに気づきました。
あと、アースとGNDに違う意味があるということも知りました。

実はまだ解決できたと言えない状態なのですが、ご指摘頂きありがとうございます！
もう一度、基本的な用語を再度確認して、考えてみます！

お礼日時：2015/02/23 19:32