วิธีการวิเคราะห์แรงดันโหนด
การวิเคราะห์แรงดันโหนด
การวิเคราะห์แรงดันโหนดเป็นวิธีในการแก้ไขวงจรไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องการคำนวณกระแสทั้งหมดในแต่ละแขนง วิธีนี้กำหนดแรงดันและกระแสโดยใช้โหนดของวงจร
โหนดคือจุดเชื่อมต่อที่มีสามหรือมากกว่าองค์ประกอบวงจร เช่น การวิเคราะห์โหนดนั้นถูกนำไปใช้กับวงจรที่มีวงจรขนานหลายวงจรที่แบ่งปันจุดกราวด์ร่วมกัน ซึ่งมีข้อได้เปรียบในการต้องการสมการน้อยลงในการแก้ไขวงจร
หลักการและการประยุกต์ใช้
การสร้างสมการ
จำนวนสมการโหนดอิสระที่ต้องการน้อยกว่าจำนวนจุดเชื่อมต่อ (โหนด) ในวงจรหนึ่ง ถ้า n แทนจำนวนสมการโหนดอิสระ และ j แทนจำนวนจุดเชื่อมต่อทั้งหมด ความสัมพันธ์คือ: n = j - 1
เมื่อกำหนดสมการกระแส ให้สมมติว่าแรงดันโหนดนั้นสูงกว่าแรงดันอื่น ๆ ที่ปรากฏในสมการ
วิธีนี้เน้นในการกำหนดแรงดันที่แต่ละโหนดเพื่อหาความต่างศักย์ระหว่างองค์ประกอบหรือแขนง ทำให้มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์วงจรที่ซับซ้อนที่มีทางเดินขนานหลายทาง
มาทำความเข้าใจวิธีการวิเคราะห์แรงดันโหนดผ่านตัวอย่างด้านล่าง:
ขั้นตอนในการแก้ไขวงจรด้วยวิธีการวิเคราะห์แรงดันโหนด
โดยใช้วงจรในแผนภาพด้านบน ขั้นตอนต่อไปนี้แสดงกระบวนการวิเคราะห์:
ขั้นตอนที่ 1 – ระบุโหนด
ระบุและติดป้ายกำกับโหนดทั้งหมดในวงจร ในการตัวอย่างนี้ โหนดถูกหมายเลขอักษร A และ B
ขั้นตอนที่ 2 – เลือกโหนดอ้างอิง
เลือกโหนดอ้างอิง (ศูนย์ศักย์) ที่มีองค์ประกอบเชื่อมต่อสูงสุด ที่นี่ โหนด D ถูกเลือกเป็นโหนดอ้างอิง ให้แรงดันที่โหนด A และ B แทนด้วย VA และ VB ตามลำดับ
ขั้นตอนที่ 3 – ใช้ KCL ที่โหนด
ใช้กฎของเคอร์ชฮอฟสำหรับกระแส (KCL) ที่โหนดที่ไม่ใช่อ้างอิง:
การใช้ KCL ที่โหนด A: (กำหนดสมการกระแสตามโครงสร้างวงจร ให้ผลรวมเชิงพีชคณิตของกระแสขาเข้า/ขาออกสมดุล)
การแก้สมการ (1) และ (2) จะให้ค่าของ VA และ VB
ข้อดีหลักของการวิเคราะห์แรงดันโหนด
วิธีนี้ต้องการเขียนสมการน้อยที่สุดในการกำหนดค่าที่ไม่ทราบ ทำให้มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์วงจรที่ซับซ้อนและมีโหนดหลายโหนด
