Sumber voltan Vₛ antara A dan B mempunyai terminal + pada B, maka ia menjadikan VB − VA = Vₛ. Gunakan analisis nod dengan supernod untuk mencari voltan nod VA (diukur daripada bumi).
Is = 2.5 AVs = 8 VR1 = 6 ΩR2 = 3 Ω
VA = V
4.Analisis nodSukar
Sumber voltan Vₛ antara A dan B mempunyai terminal + pada A, maka ia menjadikan VA − VB = Vₛ. Gunakan analisis nod dengan supernod untuk mencari arus IR1 melalui R1 mengikut arah anak panah.
Satu litar perintang linear mengandungi satu sumber voltan Vs dan satu sumber arus Is. Arus I melalui perintang beban diukur dua kali: dengan Vs = 2 V dan Is = 10 mA, I = 3.3 mA; dengan Vs = 15 V dan Is = 2 mA, I = 6.5 mA. Cari arus beban I apabila Vs = 8 V dan Is = 8 mA.
2 V, 10 mA → 3.3 mA15 V, 2 mA → 6.5 mAVs = 8 V, Is = 8 mA
I = mA
8.SuperposisiSukar
Cari nilai sumber voltan V2 (kekutuban seperti yang ditunjukkan) yang menjadikan arus IR3 melalui R3 sama dengan sifar.
Dua peringkat op-amp unggul disambung secara lata: penguat menyongsang (R1, Rf1) diikuti penguat tidak menyongsang (R2 ke bumi, Rf2 dalam suapbalik). Kedua-duanya dijalankan daripada bekalan ±15 V. Cari gandaan voltan keseluruhan Av = Vout/Vin.
R1 = 1 kΩRf1 = 2 kΩR2 = 100 kΩRf2 = 2 kΩ
Av =
13.Fana RC & RLSederhana
Sumber Vₛ mengecas kapasitor melalui R₁, dan R₂ disambung selari dengan C. Kapasitor tidak bercas apabila suis ditutup pada t = 0. Cari voltan kapasitor vC pada t = 120 ms.
Vs = 12 VR1 = 4.7 kΩR2 = 2.2 kΩC = 47 µFt = 120 ms
vC = V
14.Fana RC & RLSukar
Sejurus sebelum suis ditutup pada t = 0, kapasitor menyimpan 24 V dengan polariti seperti yang ditunjukkan. Cari voltan kapasitor vC pada t = 200 ms.
Vs = 10 VR = 10 kΩC = 10 µFvC(0) = 24 Vt = 200 ms
vC = V
3Larutan
1.Perintang bersiri & selari
Jawapan: Req = 8.25 Ω
Perintang bersiri dan selari: dalam sambungan bersiri arus yang sama mengalir melalui setiap perintang dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam sambungan selari setiap perintang mempunyai voltan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Rangkaian tangga dipermudahkan sepasang demi sepasang sehingga tinggal satu rintangan setara.
Gabungkan perintang dari hujung yang jauh
Mulakan dari hujung yang paling jauh daripada sumber dan bergerak balik ke arahnya. Perintang yang membawa arus yang sama adalah bersiri; perintang merentasi dua nod yang sama adalah selari.
R3 + R4 = 3 + 6 = 9 Ω
R2 ∥ 9 = 3·9/(3+9) = 2.25 Ω
Req = R1 + 2.25 = 6 + 2.25 = 8.25 Ω
Jawapan
Req = 8.25 Ω
2.Perintang bersiri & selari
Jawapan: Req = 19.83 Ω
Perintang bersiri dan selari: dalam sambungan bersiri arus yang sama mengalir melalui setiap perintang dan R = R₁ + R₂ + …. Dalam sambungan selari setiap perintang mempunyai voltan yang sama dan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Rangkaian tangga dipermudahkan sepasang demi sepasang sehingga tinggal satu rintangan setara.
Gabungkan perintang dari hujung yang jauh
Mulakan dari hujung yang paling jauh daripada sumber dan bergerak balik ke arahnya. Perintang yang membawa arus yang sama adalah bersiri; perintang merentasi dua nod yang sama adalah selari.
R5 + R6 = 8 + 15 = 23 Ω
R4 ∥ 23 = 5.935 Ω
R3 + 5.935 = 30.94 Ω
R2 ∥ 30.94 = 13.83 Ω
Req = R1 + 13.83 = 6 + 13.83 = 19.83 Ω
Jawapan
Req = 19.83 Ω
3.Analisis nod
Jawapan: VA = −0.3333 V
Analisis nod: pilih nod rujukan, labelkan voltan nod yang tidak diketahui, tulis hukum arus Kirchhoff pada setiap nod yang tidak diketahui menggunakan hukum Ohm (I = ΔV/R), dan selesaikan persamaan yang terhasil.
Bentuk supernod
Sumber voltan antara A dan B membawa arus yang tidak diketahui, maka HAK tidak boleh ditulis pada A atau B secara berasingan. Kepung A, B dan sumber dalam satu supernod: arus yang memasukinya sama dengan arus yang meninggalkannya.
VB = VA + Vs = VA + 8
VA/R1 + VB/R2 = Is
Selesaikan
VA/6 + (VA + 8)/3 = 2.5
VA = (2.5 − 8/3)/(1/6 + 1/3) = −0.3333 V
VB = −0.3333 + 8 = 7.667 V
Jawapan
VA = −0.3333 V
4.Analisis nod
Jawapan: IR1 = −0.3636 A
Analisis nod: pilih nod rujukan, labelkan voltan nod yang tidak diketahui, tulis hukum arus Kirchhoff pada setiap nod yang tidak diketahui menggunakan hukum Ohm (I = ΔV/R), dan selesaikan persamaan yang terhasil.
Bentuk supernod
Sumber voltan antara A dan B membawa arus yang tidak diketahui, maka HAK tidak boleh ditulis pada A atau B secara berasingan. Kepung A, B dan sumber dalam satu supernod: arus yang memasukinya sama dengan arus yang meninggalkannya.
VB = VA − 12
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is
Selesaikan
(VA − 24)/30 + VA/10 + (VA − 12)/20 = 5
VA·(1/30 + 1/10 + 1/20) = 5 + 24/30 + 12/20 = 6.4
VA = 6.4/0.1833 = 34.91 V
VB = 22.91 V
Arus melalui R₁
IR1 = (V1 − VA)/R1 = (24 − 34.91)/30 = −0.3636 A
Jawapan
IR1 = −0.3636 A
Hasil negatif bermaksud arus sebenar mengalir bertentangan dengan anak panah.
5.Analisis mesh
Jawapan: IR3 = 1.408 A
Analisis mesh: berikan setiap tingkap bagi litar satah arus gelungnya sendiri, tulis hukum voltan Kirchhoff mengelilingi setiap gelung (hasil tambah susutan = hasil tambah kenaikan), dan selesaikan. Arus cabang ialah arus mesh, atau beza dua arus mesh pada cabang yang dikongsi.
Tetapkan arus mesh
Lukis arus ikut arah jam dalam setiap tingkap: I1, I2. Perintang yang dikongsi oleh dua mesh membawa beza arus kedua-duanya.
KVL mengelilingi mesh 1
Mengikut arah jam, susutan voltan merentasi perintang sama dengan kenaikan voltan sumber (− ke + mengikut arah perjalanan).
R1·I1 + R3(I1 − I2) = V1
2·I1 + 15(I1 − I2) = 30
17·I1 − 15·I2 = 30
KVL mengelilingi mesh 2
Mengikut arah jam, susutan voltan merentasi perintang sama dengan kenaikan voltan sumber (− ke + mengikut arah perjalanan).
R2·I2 + R3(I2 − I1) = −V2
4·I2 + 15(I2 − I1) = (−9)
−15·I1 + 19·I2 = −9
Selesaikan
Δ = (17)(19) − (−15)(−15) = 98
I1 = Δ1/Δ = 435/98 = 4.439 A
I2 = Δ2/Δ = 297/98 = 3.031 A
Jawapan
IR3 = I1 − I2 = 1.408 A
Arus mesh negatif mengalir melawan arah jam.
6.Analisis mesh
Jawapan: I3 = −0.06477 A
Analisis mesh: berikan setiap tingkap bagi litar satah arus gelungnya sendiri, tulis hukum voltan Kirchhoff mengelilingi setiap gelung (hasil tambah susutan = hasil tambah kenaikan), dan selesaikan. Arus cabang ialah arus mesh, atau beza dua arus mesh pada cabang yang dikongsi.
Tetapkan arus mesh
Lukis arus ikut arah jam dalam setiap tingkap: I1, I2, I3. Perintang yang dikongsi oleh dua mesh membawa beza arus kedua-duanya.
KVL mengelilingi mesh 1
Mengikut arah jam, susutan voltan merentasi perintang sama dengan kenaikan voltan sumber (− ke + mengikut arah perjalanan).
R1·I1 + R4(I1 − I2) = V1
2·I1 + 25(I1 − I2) = 24
27·I1 − 25·I2 = 24
KVL mengelilingi mesh 2
Mengikut arah jam, susutan voltan merentasi perintang sama dengan kenaikan voltan sumber (− ke + mengikut arah perjalanan).
R2·I2 + R4(I2 − I1) + R5(I2 − I3) = 0
3·I2 + 25(I2 − I1) + 8(I2 − I3) = 0
−25·I1 + 36·I2 − 8·I3 = 0
KVL mengelilingi mesh 3
Mengikut arah jam, susutan voltan merentasi perintang sama dengan kenaikan voltan sumber (− ke + mengikut arah perjalanan).
R3·I3 + R5(I3 − I2) = −V2
15·I3 + 8(I3 − I2) = (−15)
−8·I2 + 23·I3 = −15
Selesaikan
Δ = penentu matriks pekali = 6253
I1 = Δ1/Δ = 15336/6253 = 2.453 A
I2 = Δ2/Δ = 10560/6253 = 1.689 A
I3 = Δ3/Δ = −405/6253 = −0.06477 A
Jawapan
I3 = −0.06477 A
Arus mesh negatif mengalir melawan arah jam.
7.Superposisi
Jawapan: I = 5.2 mA
Superposisi: dalam litar linear, sebarang voltan atau arus ialah hasil tambah sambutan terhadap setiap sumber bebas yang bertindak sendirian. Untuk mematikan sumber, gantikan sumber voltan unggul dengan litar pintas dan sumber arus unggul dengan litar buka. Perintang kekal di tempatnya.
Tulis sambutan sebagai hasil tambah sumbangan
Setiap sumbangan berkadar dengan sumbernya sendiri, dengan pemalar yang hanya bergantung pada perintang.
I = k₁·Vs + k₂·Is
2·k₁ + 10·k₂ = 3.3
15·k₁ + 2·k₂ = 6.5
Selesaikan untuk pemalar
Δ = (2)(2) − (10)(15) = −146
k₁ = Δ1/Δ = −58.4/−146 = 0.4
k₂ = Δ2/Δ = −36.5/−146 = 0.25
k₁ = 0.4 mA/V, k₂ = 0.25
Ramalkan arus baharu
I = 0.4·8 + 0.25·8 = 5.2 mA
Jawapan
I = 5.2 mA
8.Superposisi
Jawapan: V2 = 12 V
Superposisi: dalam litar linear, sebarang voltan atau arus ialah hasil tambah sambutan terhadap setiap sumber bebas yang bertindak sendirian. Untuk mematikan sumber, gantikan sumber voltan unggul dengan litar pintas dan sumber arus unggul dengan litar buka. Perintang kekal di tempatnya.
Kes 1 · V1 bertindak sendirian
V₂ menjadi litar pintas dan Iₛ menjadi litar buka. Dilihat dari A, R₃ selari dengan pasangan bersiri R₂+R₄.
R3 ∥ (R2+R4) = 10 ∥ 32 = 7.619 Ω
VA = 6·7.619/(4+7.619) = 3.934 V
VB = VA·R4/(R2+R4) = 3.934·30/32 = 3.689 V
Kes 2 · Is bertindak sendirian
Kedua-dua sumber voltan menjadi litar pintas. Iₛ berpecah di B antara R₄ (kini ke bumi) dan R₂ bersiri dengan R₁ ∥ R₃. Anak panah Iₛ menghala ke bawah, menjauhi nodnya, maka Iₛ menarik arus keluar dari nod itu: sebutannya masuk dengan tanda tolak.
R1 ∥ R3 = 2.857 Ω, jadi laluan kiri ialah R2+2.857 = 4.857 Ω
Req = R4 ∥ 4.857 = 4.18 Ω
VB = −Is·Req = −2·4.18 = −8.361 V
VA = VB·2.857/4.857 = −4.918 V
Kes 3 · V2 bertindak sendirian, setiap volt
V₁ menjadi litar pintas dan Iₛ menjadi litar buka. R₁ ∥ R₃ tergantung dari A, bersiri dengan R₂ kembali ke B.
R1 ∥ R3 = 2.857 Ω
VA‴ = V2·2.857/(30 + 2 + 2.857) = 0.08197·V2
Tetapkan VA kepada sifar
Dengan VA = 0 tiada voltan merentasi R₃, maka arusnya sifar.
Teorem Thévenin: mana-mana rangkaian linear dua terminal berkelakuan seperti satu sumber voltan Vth secara bersiri dengan rintangan Rth. Teorem Norton memberikan rangkaian yang sama sebagai sumber arus IN = Vth/Rth selari dengan Rth.
Cari Rth dengan semua sumber dimatikan
Gantikan sumber voltan dengan litar pintas dan sumber arus dengan litar buka, kemudian lihat ke dalam litar dari a–b.
R1 ∥ R2 = 8·20/(8+20) = 5.714 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5.714 + 15 = 20.71 Ω
Cari Vth, voltan litar buka
Dengan a–b terbuka, tiada arus mengalir melalui R₃, jadi tiada susutan merentasinya dan V_b = V_A. R₁ dan R₂ membentuk pembahagi voltan.
Vth = V1·R2/(R1+R2) = 10·20/(8+20) = 7.143 V
Setara Norton
Sumber Norton ialah litar yang sama dilihat sebagai sumber arus selari dengan R_th. Arusnya ialah arus litar pintas pada a–b.
IN = Vth/Rth = 7.143/20.71 = 0.3448 A
10.Thévenin & Norton
Jawapan: IN = −1.5 A
Teorem Thévenin: mana-mana rangkaian linear dua terminal berkelakuan seperti satu sumber voltan Vth secara bersiri dengan rintangan Rth. Teorem Norton memberikan rangkaian yang sama sebagai sumber arus IN = Vth/Rth selari dengan Rth.
Cari Rth dengan semua sumber dimatikan
Gantikan sumber voltan dengan litar pintas dan sumber arus dengan litar buka, kemudian lihat ke dalam litar dari a–b.
R1 ∥ R2 = 6·2/(6+2) = 1.5 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 1.5 + 6 = 7.5 Ω
Cari Vth, voltan litar buka
Dengan a–b terbuka, satu-satunya laluan untuk Iₛ ialah melalui R₃ ke nod A. Cari V_A dengan superposisi V₁ dan Iₛ, kemudian tambah susutan merentasi R₃.
VA = V1·R2/(R1+R2) + Is·(R1∥R2) = 7.5 + (−2.5)·1.5 = 3.75 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 3.75 + (−2.5)·6 = −11.25 V
Setara Norton
Sumber Norton ialah litar yang sama dilihat sebagai sumber arus selari dengan R_th. Arusnya ialah arus litar pintas pada a–b.
IN = Vth/Rth = −11.25/7.5 = −1.5 A
11.Litar op-amp
Jawapan: V− = 0.825 V
Peraturan op-amp unggul: dengan suap balik negatif, op-amp memacu keluarannya supaya kedua-dua masukannya berada pada voltan yang sama (V₋ = V₊), dan tiada arus mengalir ke dalam mana-mana masukan. Menulis KCL pada masukan songsang dengan dua fakta ini memberikan keluaran.
Voltan pada masukan
R₃ dan R₄ membawa arus yang sama, maka ia membentuk pembahagi voltan; suapbalik menjadikan V₋ = V₊.
V₊ = V2·R4/(R3 + R4) = 1.2·22/(10 + 22) = 0.825 V
V₋ = V₊
Jawapan
V− = 0.825 V
12.Litar op-amp
Jawapan: Av = −2.04
Peraturan op-amp unggul: dengan suap balik negatif, op-amp memacu keluarannya supaya kedua-dua masukannya berada pada voltan yang sama (V₋ = V₊), dan tiada arus mengalir ke dalam mana-mana masukan. Menulis KCL pada masukan songsang dengan dua fakta ini memberikan keluaran.
Gandaan setiap peringkat
A1 = −Rf1/R1 = −2/1 = −2
A2 = 1 + Rf2/R2 = 1 + 2/100 = 1.02
Gandaan keseluruhan
Av = A1·A2 = −2·1.02 = −2.04
Jawapan
Av = −2.04
13.Fana RC & RL
Jawapan: vC = 3.13 V
Fana peringkat pertama: dalam litar dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap voltan dan arus bergerak secara eksponen daripada nilai awalnya kepada nilai akhirnya: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Selepas kira-kira 5τ litar telah mantap.
Setara Thévenin yang dilihat kapasitor
Pintaskan sumber untuk mencari Rth; buka kapasitor untuk mencari voltan yang akan dicapainya.
Rth = R1 ∥ R2 = 4.7·2.2/(4.7 + 2.2) = 1.499 kΩ
vC(∞) = 12·2.2/(4.7 + 2.2) = 3.826 V
Pemalar masa
τ = Rth·C = 1.499·47 = 70.43 ms
Lengkung pengecasan
vC(t) = 3.826·(1 − e−120/70.43) = 3.13 V
Jawapan
vC = 3.13 V
14.Fana RC & RL
Jawapan: vC = 11.89 V
Fana peringkat pertama: dalam litar dengan satu kapasitor atau satu induktor, setiap voltan dan arus bergerak secara eksponen daripada nilai awalnya kepada nilai akhirnya: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ, dengan τ = RC atau τ = L/R. Selepas kira-kira 5τ litar telah mantap.
Nilai awal, nilai akhir, pemalar masa
Voltan kapasitor tidak boleh melompat, jadi ia bermula pada nilai yang tersimpan dan menuju ke voltan sumber.