Kaedah Analisis Voltan Nodal

Analisis Voltan Nodal

Analisis voltan nodal adalah kaedah untuk menyelesaikan rangkaian elektrik, terutamanya berguna apabila semua arus cabang perlu dihitung. Pendekatan ini menentukan voltan dan arus dengan menggunakan nod dalam litar.

Nod adalah terminal di mana tiga atau lebih elemen litar bertemu. Analisis nodal biasanya digunakan pada rangkaian dengan banyak litar selari yang berkongsi terminal tanah umum, memberikan kelebihan memerlukan persamaan yang lebih sedikit untuk menyelesaikan litar tersebut.

Prinsip dan Penggunaan

• Hukum Arus Kirchhoff (KCL): Prinsip utama menyatakan bahawa jumlah aljabar semua arus masuk di nod mesti sama dengan jumlah aljabar semua arus keluar.

• Klasifikasi Nod:

• Nod Rujukan: Berfungsi sebagai titik rujukan tanah atau potensial sifar untuk semua nod lain.

• Nod Bukan Rujukan: Nod dengan voltan yang tidak diketahui berbanding nod rujukan.

Penyusunan Persamaan

Jumlah persamaan nod bebas yang diperlukan adalah satu kurang daripada jumlah persimpangan (nod) dalam rangkaian. Jika n mewakili jumlah persamaan nod bebas dan j adalah jumlah persimpangan, hubungan tersebut adalah: n = j - 1

Apabila merumuskan ungkapan arus, diasumsikan bahawa potensial nod sentiasa lebih tinggi daripada voltan lain yang muncul dalam persamaan.

Kaedah ini fokus pada definisi voltan di setiap nod untuk mencari perbezaan potensial di antara elemen atau cabang, menjadikannya efisien untuk menganalisis litar kompleks dengan banyak laluan selari.

Mari kita fahami kaedah Analisis Voltan Nodal melalui contoh yang ditunjukkan di bawah:

Langkah-langkah untuk Menyelesaikan Rangkaian melalui Analisis Voltan Nodal

Dengan menggunakan gambar rajah litar di atas, langkah-langkah berikut menggambarkan proses analisis:

Langkah 1 – Kenalpasti Nod

Kenalpasti dan label semua nod dalam litar. Dalam contoh ini, nod ditandakan sebagai A dan B.

Langkah 2 – Pilih Nod Rujukan

Pilih nod rujukan (potensial sifar) di mana maksimum elemen bertemu. Di sini, nod D dipilih sebagai nod rujukan. Biarkan voltan di nod A dan B ditandakan sebagai V_A dan V_B, masing-masing.

Langkah 3 – Terapkan KCL pada Nod

Terapkan Hukum Arus Kirchhoff (KCL) pada setiap nod bukan rujukan:

Menerapkan KCL pada Nod A: (Rumuskan ungkapan arus berdasarkan konfigurasi litar, memastikan jumlah aljabar arus masuk/keluar seimbang.)

Menyelesaikan Persamaan (1) dan Persamaan (2) akan menghasilkan nilai V_A dan V_B.

Kelebihan Utama Analisis Voltan Nodal

Kaedah ini memerlukan penulisan persamaan yang minimum untuk menentukan kuantiti yang tidak diketahui, menjadikannya efisien untuk menganalisis litar kompleks dengan banyak nod.