Analisis Litar 1: pek ulang kaji kilat

Lembaran formula, langkah kaedah utama untuk setiap topik dan 14 soalan latihan, dengan penyelesaian penuh di bahagian belakang.

Soalan baharuKembali ke kursus

Dalam tetingkap cetak, pilih “Simpan sebagai PDF” untuk menyimpan salinan pada peranti anda.

1Formula dan kaedah

Perintang bersiri & selari

Perintang bersiri
Req = R1 + R2 + …
Perintang selari
1/Req = 1/R1 + 1/R2 + …
Dua secara selari
Req = R1R2 / (R1 + R2)
Hukum Ohm
V = I·R
Kuasa
P = V·I = I²R = V²/R

Kaedah

  1. Mulakan di hujung rangkaian yang paling jauh daripada terminal.
  2. Gabungkan perintang secara bersiri dengan menambahnya, dan perintang secara selari dengan 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …
  3. Lukis semula litar selepas setiap langkah.
  4. Ulang sehingga tinggal satu perintang antara terminal.

Analisis nod

Hukum arus Kirchhoff
ΣIin = ΣIout
Arus cabang
I = (Va − Vb)/R
Nod rujukan
Vground = 0

Kaedah

  1. Pilih nod rujukan (bumi) dan labelkan voltan nod yang lain.
  2. Tulis hukum arus Kirchhoff pada setiap nod yang tidak diketahui: arus yang meninggalkan melalui setiap cabang sama dengan arus yang masuk.
  3. Ungkapkan setiap arus cabang sebagai (Va − Vb)/R.
  4. Selesaikan sistem persamaan, kemudian cari sebarang arus yang anda perlukan.

Analisis mesh

Hukum voltan Kirchhoff
ΣV = 0 mengelilingi setiap gelung
Perintang yang dikongsi
arus = I1 − I2
Sumber arus dalam mesh
menetapkan arus mesh itu

Kaedah

  1. Lukis arus ikut arah jam dalam setiap mesh (tingkap) litar.
  2. Gunakan hukum voltan Kirchhoff mengelilingi setiap mesh: hasil tambah susutan voltan ialah sifar.
  3. Dalam perintang yang dikongsi oleh dua mesh, arusnya ialah beza dua arus mesh.
  4. Selesaikan persamaan; hasil negatif bermaksud arus mengalir ke arah sebaliknya.

Superposisi

Superposisi
x = x1 + x2 + … (one source at a time)
Sumber voltan yang dimatikan
litar pintas (0 V)
Sumber arus yang dimatikan
litar buka (0 A)
Pembahagi voltan
V2 = V·R2/(R1 + R2)
Pembahagi arus
I1 = I·R2/(R1 + R2)

Kaedah

  1. Kira sumber bebas. Anda akan menyelesaikan satu litar yang lebih ringkas bagi setiap sumber.
  2. Kekalkan satu sumber dan matikan yang lain: sumber voltan menjadi litar pintas (wayar), sumber arus menjadi litar buka (jurang).
  3. Selesaikan litar yang lebih ringkas itu untuk voltan atau arus yang anda perlukan, dengan menjejaki arahnya.
  4. Ulang untuk setiap sumber, kemudian tambah sumbangan dengan tandanya.

Thévenin & Norton

Voltan Thévenin
Vth = Vopen circuit
Rintangan Thévenin
Rth: semua sumber dimatikan, dilihat dari a–b
Arus Norton
IN = Vth/Rth
Arus beban
IL = Vth/(Rth + RL)
Pemindahan kuasa maksimum
RL = Rth, Pmax = Vth²/(4Rth)

Kaedah

  1. Keluarkan beban dan tandakan dua terminal a dan b.
  2. Cari voltan litar buka antara a dan b: inilah Vth.
  3. Matikan semua sumber bebas dan cari rintangan yang dilihat dari a–b: inilah Rth.
  4. Pasang semula beban pada litar setara: Vth bersiri dengan Rth.
  5. Untuk setara Norton, tukarkan: IN = Vth/Rth, dengan RN = Rth secara selari.

Litar op-amp

Penguat menyongsang
Vout = −(Rf/Rin)·Vin
Penguat tak menyongsang
Vout = (1 + Rf/R1)·Vin
Penguat penambah
Vout = −Rf(V1/R1 + V2/R2)
Op-amp unggul
V+ = V−, Iin = 0

Fana RC & RL

Pemalar masa
τ = RC | τ = L/R
Sambutan
x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ
Kapasitor pada AT
litar buka; vC tidak boleh melompat
Induktor pada AT
litar pintas; iL tidak boleh melompat
Mantap
t ≈ 5τ

Kaedah

  1. Cari nilai awal sejurus selepas pensuisan: voltan kapasitor dan arus induktor tidak boleh melompat.
  2. Cari nilai akhir lama selepas pensuisan: kapasitor bertindak sebagai litar buka, induktor sebagai litar pintas.
  3. Cari pemalar masa: τ = RC atau τ = L/R, menggunakan rintangan yang dilihat oleh kapasitor atau induktor.
  4. Gunakan x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e−t/τ.

2Soalan latihan

1.Perintang bersiri & selariSederhana
R1​ = 5 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩIR2​AR4​4 ΩB

Cari arus IR2 melalui R2.

V1 = 9 VR1 = 5 ΩR2 = 8 ΩR3 = 4 ΩR4 = 4 Ω
IR2 = A
2.Perintang bersiri & selariSukar
R1​ = 3 ΩR3​ = 12 ΩR5​ = 20 Ω+−V1​24 VR2​12 ΩAR4​6 ΩBR6​4 Ω

Cari rintangan setara Req yang dilihat oleh sumber V1.

V1 = 24 VR1 = 3 ΩR2 = 12 ΩR3 = 12 ΩR4 = 6 ΩR5 = 20 ΩR6 = 4 Ω
Req = Ω
3.Analisis nodSederhana
R1​ = 6 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​10 VR2​6 ΩAR4​3 ΩBIs​5 A

Gunakan analisis nod untuk mencari voltan nod VA (diukur daripada bumi).

V1 = 10 VIs = 5 AR1 = 6 ΩR2 = 6 ΩR3 = 3 ΩR4 = 3 Ω
VA = V
4.Analisis nodSukar
R1​ = 25 ΩR3​ = 20 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAR4​8 ΩB0.25·VA​

Berlian itu ialah sumber arus dikawal voltan yang menolak arus 0.25·VA (dalam A, dengan VA dalam V) ke atas masuk ke nod B. Gunakan analisis nod untuk mencari voltan nod VB (diukur daripada bumi).

V1 = 6 VR1 = 25 ΩR2 = 5 ΩR3 = 20 ΩR4 = 8 Ωg = 0.25 A/V
VB = V
5.Analisis meshSederhana
R1​ = 12 Ω+−VR1​R2​ = 3 Ω+−V1​6 VR3​6 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

Gunakan analisis mesh untuk mencari voltan VR1 merentasi R1 dengan polariti seperti yang ditunjukkan.

V1 = 6 VV2 = 30 VR1 = 12 ΩR2 = 3 ΩR3 = 6 Ω
VR1 = V
6.Analisis meshSukar
R1​ = 8 ΩR2​ = 10 ΩIR2​R3​ = 5 Ω+−V1​18 VR4​2 ΩAR5​15 ΩB+−V2​15 VI1​I2​I3​

Gunakan analisis mesh untuk mencari arus IR2 melalui R2 mengikut arah anak panah.

V1 = 18 VV2 = 15 VR1 = 8 ΩR2 = 10 ΩR3 = 5 ΩR4 = 2 ΩR5 = 15 Ω
IR2 = A
7.SuperposisiSederhana
R1​ = 2 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​9 VR2​12 ΩIR2​AR4​8 ΩBIs​2.5 A

Gunakan superposisi untuk mencari arus IR2 melalui R2 mengikut arah anak panah.

V1 = 9 VIs = 2.5 AR1 = 2 ΩR2 = 12 ΩR3 = 5 ΩR4 = 8 Ω
IR2 = A
8.SuperposisiSukar
litar linearV1​V2​Is​IRL​

Satu litar perintang linear mengandungi tiga sumber bebas: V1, V2 dan Is. Arus I melalui beban diukur tiga kali. Dengan semua sumber pada nilai biasa, I = 22.5 mA. Dengan V1 digandakan dan dua yang lain tidak berubah, I = 31.5 mA. Dengan arah Is diterbalikkan dan dua yang lain tidak berubah, I = 2.5 mA. Cari arus beban I apabila V2 dimatikan dan V1 dan Is berada pada nilai biasa.

biasa: I = 22.5 mA2·V1: I = 31.5 mA−Is: I = 2.5 mA
I = mA
9.Thévenin & NortonSederhana
R1​ = 8 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​2 ΩARL​20 ΩIL​B

Satu beban RL = 20 Ω disambungkan merentasi a–b. Gantikan bahagian litar yang lain dengan setara Thévenin dan cari arus beban IL.

V1 = 9 VR1 = 8 ΩR2 = 2 ΩR3 = 10 ΩRL = 20 Ω
IL = A
10.Thévenin & NortonSukar
R1​ = 4 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAIs​1 ABRL​6 ΩIL​

Satu beban RL = 6 Ω disambungkan merentasi a–b. Gunakan setara Thévenin untuk mencari kuasa PL yang dihantar kepada beban.

V1 = 6 VIs = 1 AR1 = 4 ΩR2 = 5 ΩR3 = 2 ΩRL = 6 Ω
PL = W
11.Litar op-ampSederhana
−+Vout​Rf​ = 10 kΩR1​ = 4.7 kΩVin​ = −2.5 VRa​ = 100 kΩRb​ = 47 kΩ

Op-amp adalah unggul dan beroperasi daripada bekalan ±15 V. Cari voltan keluaran Vout.

Vin = −2.5 VRa = 100 kΩRb = 47 kΩR1 = 4.7 kΩRf = 10 kΩ
Vout = V
12.Litar op-ampSukar
−+Vout​R2​ = 100 kΩV1​ = −1.4 VR1​ = 22 kΩV2​ = 1.7 VR3​ = 22 kΩR4​ = 47 kΩ

Op-amp adalah unggul dan beroperasi daripada bekalan ±15 V. Nisbah perintang tidak sepadan. Cari voltan keluaran Vout.

V1 = −1.4 VV2 = 1.7 VR1 = 22 kΩR2 = 100 kΩR3 = 22 kΩR4 = 47 kΩ
Vout = V
13.Fana RC & RLSederhana
R = 22 Ωt = 0L150 mHi(t)

Induktor membawa arus mantap 0.5 A. Pada t = 0 suis menutup gelung melalui R dan sumber dialihkan, maka arus induktor mereput melalui R. Berapa lamakah masa yang diambil untuk arus jatuh kepada 0.05 A? Cari t.

i(0) = 0.5 AR = 22 ΩL = 150 mH
t = ms
14.Fana RC & RLSukar
+−Vs​9 Vterbuka pada t = 0R1​ = 10 kΩR2​ = 1 kΩi2​C33 µF+−vC​

Suis telah ditutup untuk masa yang lama, maka litar berada dalam keadaan mantap. Pada t = 0 suis dibuka. Cari arus i2 melalui R2 pada t = 40 ms.

Vs = 9 VR1 = 10 kΩR2 = 1 kΩC = 33 µFt = 40 ms
i2 = mA

3Larutan

1.Perintang bersiri & selari

Jawapan: IR2 = 0.5 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.

R1​ = 5 ΩR3​ = 4 Ω+−V1​9 VR2​8 ΩAR4​4 ΩB

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 = 4 + 4 = 8 Ω
R2 ∥ 8 = 8·8/(8+8) = 4 Ω
Req = R1 + 4 = 5 + 4 = 9 Ω

Arus daripada sumber

Sumber hanya melihat Req, jadi hukum Ohm memberikan arus yang dibekalkannya. Arus itu mengalir melalui R₁.

IR1 = V1/Req = 9/9 = 1 A

Arus melalui R₂

Tolak susutan merentasi R₁ untuk mendapatkan voltan pada nod A, iaitu voltan merentasi R₂.

VA = V1 − IR1·R1 = 9 − 1·5 = 4 V
IR2 = VA/R2 = 4/8 = 0.5 A

Jawapan

IR2 = 0.5 A
2.Perintang bersiri & selari

Jawapan: Req = 10 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.

R1​ = 3 ΩR3​ = 12 ΩR5​ = 20 Ω+−V1​24 VR2​12 ΩAR4​6 ΩBR6​4 Ω

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 = 20 + 4 = 24 Ω
R4 ∥ 24 = 4.8 Ω
R3 + 4.8 = 16.8 Ω
R2 ∥ 16.8 = 7 Ω
Req = R1 + 7 = 3 + 7 = 10 Ω

Jawapan

Req = 10 Ω
3.Analisis nod

Jawapan: VA = 8.333 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.

R1​ = 6 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​10 VR2​6 ΩAR4​3 ΩBIs​5 A

Sediakan nod

Bumi ialah wayar bawah. Voltan nod yang diketahui datang terus daripada sumber (V1 = 10 V). Yang tidak diketahui: VA, VB.

KCL pada nod A

Arus yang meninggalkan A melalui perintang sama dengan arus yang ditolak masuk ke A oleh sumber.

VA/R2 + (VA − V1)/R1 + (VA − VB)/R3 = 0
VA/6 + (VA − 10)/6 + (VA − VB)/3 = 0
0.6667·VA − 0.3333·VB = 1.667

KCL pada nod B

Arus yang meninggalkan B melalui perintang sama dengan arus yang ditolak masuk ke B oleh sumber.

VB/R4 + (VB − VA)/R3 = Is
VB/3 + (VB − VA)/3 = 5
−0.3333·VA + 0.6667·VB = 5

Selesaikan

Δ = (0.6667)(0.6667) − (−0.3333)(−0.3333) = 0.3333
VA = Δ1/Δ = 2.778/0.3333 = 8.333 V
VB = Δ2/Δ = 3.889/0.3333 = 11.67 V

Jawapan

VA = 8.333 V
4.Analisis nod

Jawapan: VB = 2.014 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.

HAK pada nod A

Arus yang meninggalkan A melalui perintang sama dengan arus yang ditolak masuk ke A oleh sumber.

(VA − V1)/R1 + VA/R2 + (VA − VB)/R3 = 0
0.29·VA − 0.05·VB = 0.24

HAK pada nod B

Sumber bersandar menolak g·VA ke dalam nod B. Perlakukannya seperti sumber bebas, kemudian pindahkan sebutan VA ke sebelah kiri.

(VB − VA)/R3 + VB/R4 = 0.25·VA
−0.3·VA + 0.175·VB = 0

Selesaikan

Δ = (0.29)(0.175) − (−0.05)(−0.3) = 0.03575
VA = Δ1/Δ = 0.042/0.03575 = 1.175 V
VB = Δ2/Δ = 0.072/0.03575 = 2.014 V

Jawapan

VB = 2.014 V
5.Analisis mesh

Jawapan: VR1 = −12 V

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.

R1​ = 12 ΩR2​ = 3 Ω+−V1​6 VR3​6 ΩA+−V2​30 VI1​I2​

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
12·I1 + 6(I1 − I2) = 6
18·I1 − 6·I2 = 6

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
3·I2 + 6(I2 − I1) = (−30)
−6·I1 + 9·I2 = −30

Selesaikan

Δ = (18)(9) − (−6)(−6) = 126
I1 = Δ1/Δ = −126/126 = −1 A
I2 = Δ2/Δ = −504/126 = −4 A

Jawapan

IR1 = I1 = −1 A
VR1 = IR1·R1 = −1·12 = −12 V

Arus mesh negatif mengalir melawan arah jam.

6.Analisis mesh

Jawapan: IR2 = −0.4984 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.

R1​ = 8 ΩR2​ = 10 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​18 VR4​2 ΩAR5​15 ΩB+−V2​15 VI1​I2​I3​

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
8·I1 + 2(I1 − I2) = 18
10·I1 − 2·I2 = 18

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
10·I2 + 2(I2 − I1) + 15(I2 − I3) = 0
−2·I1 + 27·I2 − 15·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
5·I3 + 15(I3 − I2) = (−15)
−15·I2 + 20·I3 = −15

Selesaikan

Δ = penentu matriks pekali = 3070
I1 = Δ1/Δ = 5220/3070 = 1.7 A
I2 = Δ2/Δ = −1530/3070 = −0.4984 A
I3 = Δ3/Δ = −3450/3070 = −1.124 A

Jawapan

IR2 = I2 = −0.4984 A

Arus mesh negatif mengalir melawan arah jam.

7.Superposisi

Jawapan: IR2 = 0.7621 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.

R1​ = 2 ΩR3​ = 5 Ω+−V1​9 VR2​12 ΩAR4​8 ΩBBUKA

Kes 1 · V1 bertindak sendirian

Iₛ menjadi litar buka, jadi R₃ dan R₄ membentuk satu cabang bersiri dari A ke bumi, selari dengan R₂.

R3+R4 = 5+8 = 13 Ω
R2 ∥ (R3+R4) = 12·13/(12+13) = 6.24 Ω
VA = 9·6.24/(2+6.24) = 6.816 V
VB = VA·R4/(R3+R4) = 6.816·8/13 = 4.194 V
IR2′ = (VA − 0)/R2 = (6.816 − 0)/12 = 0.568 A
R1​ = 2 ΩR3​ = 5 ΩPINTASR2​12 ΩAR4​8 ΩBIs​2.5 A

Kes 2 · Is bertindak sendirian

V₁ menjadi litar pintas, jadi R₁ selari dengan R₂. Iₛ berpecah di B antara R₄ dan laluan melalui R₃.

R1 ∥ R2 = 2·12/(2+12) = 1.714 Ω
Req = R4 ∥ (R3+R1∥R2) = 8 ∥ 6.714 = 3.65 Ω
VB = Is·Req = 2.5·3.65 = 9.126 V
VA = VB·(R1∥R2)/(R3+R1∥R2) = 9.126·1.714/6.714 = 2.33 V
IR2″ = (VA − 0)/R2 = (2.33 − 0)/12 = 0.1942 A

Tambah sumbangan

IR2 = IR2′ + IR2″
IR2 = 0.568 + 0.1942 = 0.7621 A

Hasil negatif bermaksud arus mengalir berlawanan dengan anak panah sebenar.

8.Superposisi

Jawapan: I = 19 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 pengukuran dengan sumbangan

Setiap sumbangan berkadar dengan sumbernya sendiri.

I₁ + I₂ + I₃ = 22.5
2·I₁ + I₂ + I₃ = 31.5
I₁ + I₂ − I₃ = 2.5

Selesaikan untuk sumbangan

I₁ = 31.5 − 22.5 = 9 mA
I₃ = (22.5 − 2.5)/2 = 10 mA
I₂ = 22.5 − 9 − 10 = 3.5 mA

Matikan V₂

I = I₁ + I₃ = 9 + 10 = 19 mA

Jawapan

I = 19 mA
9.Thévenin & Norton

Jawapan: IL = 0.05696 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.

R1​ = 8 ΩR3​ = 10 ΩPINTASR2​2 ΩAabRth​

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 = 8·2/(8+2) = 1.6 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 1.6 + 10 = 11.6 Ω
R1​ = 8 ΩR3​ = 10 Ω+−V1​9 VR2​2 ΩAab+−Vth​

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) = 9·2/(8+2) = 1.8 V
Rth​ = 11.6 Ω+−Vth​1.8 VRL​20 ΩIL​

Sambungkan beban kepada setara Thévenin

Sumber Thévenin dan R_th secara bersiri berkelakuan sama seperti litar asal pada a–b, jadi beban melihat satu gelung bersiri yang ringkas.

IL = Vth/(Rth + RL) = 1.8/(11.6 + 20) = 0.05696 A
10.Thévenin & Norton

Jawapan: PL = 3.278 W

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.

R1​ = 4 ΩR3​ = 2 ΩPINTASR2​5 ΩABUKABabRth​

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 = 4·5/(4+5) = 2.222 Ω
Rth = (R1 ∥ R2) + R3 = 2.222 + 2 = 4.222 Ω
R1​ = 4 ΩR3​ = 2 Ω+−V1​6 VR2​5 ΩAIs​1 ABab+−Vth​

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) = 3.333 + 1·2.222 = 5.556 V
Vth = VB = VA + Is·R3 = 5.556 + 1·2 = 7.556 V
Rth​ = 4.222 Ω+−Vth​7.556 VRL​6 ΩIL​

Sambungkan beban kepada setara Thévenin

Sumber Thévenin dan R_th secara bersiri berkelakuan sama seperti litar asal pada a–b, jadi beban melihat satu gelung bersiri yang ringkas.

IL = Vth/(Rth + RL) = 7.556/(4.222 + 6) = 0.7391 A
PL = IL²·RL = 0.7391²·6 = 3.278 W
11.Litar op-amp

Jawapan: Vout = −2.5 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) = −2.5·47/(100 + 47) = −0.7993 V

Gandaan tidak menyongsang

V₋ = V₊, dan arus melalui R₁ juga mengalir melalui Rf.

Vout = V₊·(1 + Rf/R1) = −0.7993·(1 + 10/4.7) = −2.5 V

Jawapan

Vout = −2.5 V
12.Litar op-amp

Jawapan: Vout = 12.79 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₊ = V2·R4/(R3 + R4) = 1.7·47/(22 + 47) = 1.158 V

Superposisikan kedua-dua masukan

Dengan V₂ = 0, V₁ melihat penguat menyongsang. Dengan V₁ = 0, V₊ dikuatkan oleh gandaan tidak menyongsang 1 + R₂/R₁.

Vout = −(100/22)·(−1.4) + (1 + 100/22)·1.158 = 6.364 + 6.421 = 12.79 V

Jawapan

Vout = 12.79 V
13.Fana RC & RL

Jawapan: t = 15.7 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.

Pemalar masa

τ = L/R = 150 mH / 22 Ω = 6.818 ms

Selesaikan untuk masa

0.05 = 0.5·e−t/τ → t = τ·ln(0.5/0.05)
t = 6.818·ln(10) = 15.7 ms

Jawapan

t = 15.7 ms
14.Fana RC & RL

Jawapan: i2 = 0.2435 mA

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.

Voltan awal kapasitor

Dalam keadaan mantap kapasitor ialah litar terbuka, maka R₁ dan R₂ membentuk pembahagi voltan. Voltan kapasitor tidak boleh melompat apabila suis dibuka.

vC(0) = 9·1/(10 + 1) = 0.8182 V

Pemalar masa selepas suis dibuka

τ = R2·C = 1·33 = 33 ms

Nyahcas

vC(t) = 0.8182·e−40/33 = 0.2435 V
i2 = vC/R2 = 0.2435/1 = 0.2435 mA

Jawapan

i2 = 0.2435 mA

ExamProblems · examproblems.com/courses/circuit-analysis-1