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 VB (diukur daripada bumi).
Is = 1 AVs = 9 VR1 = 4 ΩR2 = 20 Ω
VB = V
4.Analisis nodSukar
Sumber voltan Vₛ antara A dan B mempunyai terminal + pada B, maka ia menjadikan VB − VA = 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 = 12 V dan Is = 8 mA, I = −1.6 mA; dengan Vs = 8 V dan Is = 1 mA, I = 1.1 mA. Cari arus beban I apabila Vs = 15 V dan Is = 1 mA.
12 V, 8 mA → −1.6 mA8 V, 1 mA → 1.1 mAVs = 15 V, Is = 1 mA
I = mA
8.SuperposisiSukar
Gunakan superposisi untuk mencari arus IR2 melalui R2 mengikut arah anak panah.
Cari rintangan Thévenin Rth yang dilihat dari terminal a–b.
V1 = 12 VR1 = 10 ΩR2 = 15 ΩR3 = 3 Ω
Rth = Ω
10.Thévenin & NortonSukar
Cari voltan Thévenin Vth yang dilihat dari terminal a–b.
V1 = 9 VIs = 0.5 AR1 = 10 ΩR2 = 12 ΩR3 = 5 Ω
Vth = V
11.Litar op-ampSederhana
Op-amp adalah unggul dan beroperasi daripada bekalan ±15 V. Cari voltan keluaran Vout.
Vin = 1 VRa = 1 kΩRb = 1 kΩR1 = 10 kΩRf = 22 kΩ
Vout = V
12.Litar op-ampSukar
Penguat penambah menggunakan op-amp unggul dengan bekalan ±15 V. Cari voltan keluaran Vout.
V1 = −1.1 VV2 = 2 VR1 = 47 kΩR2 = 2 kΩRf = 2 kΩ
Vout = V
13.Fana RC & RLSederhana
Induktor membawa arus mantap 2 A. Pada t = 0 suis menutup gelung melalui R dan sumber dialihkan, maka arus induktor mereput melalui R. Cari voltan vR merentasi R pada t = 1 ms.
i(0) = 2 AR = 50 ΩL = 47 mHt = 1 ms
vR = V
14.Fana RC & RLSukar
Suis merentasi R2 telah ditutup untuk masa yang lama, maka arus induktor mantap. Pada t = 0 suis dibuka. Berapa lama selepas t = 0 arus induktor mencapai 2.716 A? Cari t.
Vs = 24 VR1 = 5 ΩR2 = 33 ΩL = 33 mH
t = ms
3Larutan
1.Perintang bersiri & selari
Jawapan: Req = 6.324 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 = 12 + 20 = 32 Ω
R2 ∥ 32 = 5·32/(5+32) = 4.324 Ω
Req = R1 + 4.324 = 2 + 4.324 = 6.324 Ω
Jawapan
Req = 6.324 Ω
2.Perintang bersiri & selari
Jawapan: IR2 = 0.2165 A
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 = 5 + 12 = 17 Ω
R4 ∥ 17 = 5.44 Ω
R3 + 5.44 = 25.44 Ω
R2 ∥ 25.44 = 6.086 Ω
Req = R1 + 6.086 = 15 + 6.086 = 21.09 Ω
Arus daripada sumber
Sumber hanya melihat Req, jadi hukum Ohm memberikan arus yang dibekalkannya. Arus itu mengalir melalui R₁.
IR1 = V1/Req = 6/21.09 = 0.2845 A
Arus melalui R₂
Tolak susutan merentasi R₁ untuk mendapatkan voltan pada nod A, iaitu voltan merentasi R₂.
VA = V1 − IR1·R1 = 6 − 0.2845·15 = 1.732 V
IR2 = VA/R2 = 1.732/8 = 0.2165 A
Jawapan
IR2 = 0.2165 A
3.Analisis nod
Jawapan: VB = 10.83 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 + 9
VA/R1 + VB/R2 = Is
Selesaikan
VA/4 + (VA + 9)/20 = 1
VA = (1 − 9/20)/(1/4 + 1/20) = 1.833 V
VB = 1.833 + 9 = 10.83 V
Jawapan
VB = 10.83 V
4.Analisis nod
Jawapan: IR1 = 1.043 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 + 9
(VA − V1)/R1 + VA/R2 + VB/R3 = Is
Selesaikan
(VA − 30)/25 + VA/10 + (VA + 9)/6 = 1.5
VA·(1/25 + 1/10 + 1/6) = 1.5 + 30/25 − 9/6 = 1.2
VA = 1.2/0.3067 = 3.913 V
VB = 12.91 V
Arus melalui R₁
IR1 = (V1 − VA)/R1 = (30 − 3.913)/25 = 1.043 A
Jawapan
IR1 = 1.043 A
Hasil negatif bermaksud arus sebenar mengalir bertentangan dengan anak panah.
5.Analisis mesh
Jawapan: I2 = −2.727 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
4·I1 + 6(I1 − I2) = 30
10·I1 − 6·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
2·I2 + 6(I2 − I1) = (−30)
−6·I1 + 8·I2 = −30
Selesaikan
Δ = (10)(8) − (−6)(−6) = 44
I1 = Δ1/Δ = 60/44 = 1.364 A
I2 = Δ2/Δ = −120/44 = −2.727 A
Jawapan
I2 = −2.727 A
Arus mesh negatif mengalir melawan arah jam.
6.Analisis mesh
Jawapan: I2 = 0.2429 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
10·I1 + 25(I1 − I2) = 30
35·I1 − 25·I2 = 30
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
25·I2 + 25(I2 − I1) + 20(I2 − I3) = 0
−25·I1 + 70·I2 − 20·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
10·I3 + 20(I3 − I2) = (−18)
−20·I2 + 30·I3 = −18
Selesaikan
Δ = penentu matriks pekali = 40750
I1 = Δ1/Δ = 42000/40750 = 1.031 A
I2 = Δ2/Δ = 9900/40750 = 0.2429 A
I3 = Δ3/Δ = −17850/40750 = −0.438 A
Jawapan
I2 = 0.2429 A
Arus mesh negatif mengalir melawan arah jam.
7.Superposisi
Jawapan: I = 2.5 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
12·k₁ + 8·k₂ = −1.6
8·k₁ + 1·k₂ = 1.1
Selesaikan untuk pemalar
Δ = (12)(1) − (8)(8) = −52
k₁ = Δ1/Δ = −10.4/−52 = 0.2
k₂ = Δ2/Δ = 26/−52 = −0.5
k₁ = 0.2 mA/V, k₂ = −0.5
Ramalkan arus baharu
I = 0.2·15 + (−0.5)·1 = 2.5 mA
Jawapan
I = 2.5 mA
8.Superposisi
Jawapan: IR2 = 1.128 A
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.
Hasil negatif bermaksud arus mengalir berlawanan dengan anak panah sebenar.
9.Thévenin & Norton
Jawapan: Rth = 9 Ω
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 = 10·15/(10+15) = 6 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 6 + 3 = 9 Ω
10.Thévenin & Norton
Jawapan: Vth = 10.14 V
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 = 10·12/(10+12) = 5.455 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 5.455 + 5 = 10.45 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) = 4.909 + 0.5·5.455 = 7.636 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 7.636 + 0.5·5 = 10.14 V
11.Litar op-amp
Jawapan: Vout = 1.6 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 +
V₊ = Vin·Rb/(Ra + Rb) = 1·1/(1 + 1) = 0.5 V
Gandaan tidak menyongsang
V₋ = V₊, dan arus melalui R₁ juga mengalir melalui Rf.
Vout = V₊·(1 + Rf/R1) = 0.5·(1 + 22/10) = 1.6 V
Jawapan
Vout = 1.6 V
12.Litar op-amp
Jawapan: Vout = −1.953 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.
Arus masukan
V₋ = 0, jadi setiap perintang masukan mempunyai voltan masukan penuhnya merentasinya.
I1 = V1/R1 = −1.1/47 = −0.0234 mA
I2 = V2/R2 = 2/2 = 1 mA
If = I1 + I2 = 0.9766 mA
Voltan keluaran
Vout = −Rf·If = −2·0.9766 = −1.953 V
Jawapan
Vout = −1.953 V
13.Fana RC & RL
Jawapan: vR = 34.51 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.
Pemalar masa
τ = L/R = 47 mH / 50 Ω = 0.94 ms
Pereputan arus
i(t) = 2·e−1/0.94 = 0.6903 A
vR = R·i = 50·0.6903 = 34.51 V
Jawapan
vR = 34.51 V
14.Fana RC & RL
Jawapan: t = 0.6019 ms
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
Sebelum t = 0 suis yang tertutup memintaskan R₂; selepas itu R₁ dan R₂ kedua-duanya berada dalam gelung.