tegangan langsung DC, arus langsung DC, potensial, sumber tegangan independen, Video 2B/2B.

Sebuah rangkaian yang terdiri dari 4 resistor R1, R2, R3, R4, dan dua sumber tegangan independen V_A dan V_B.
Tentukan potensial yang termanifestasi pada simpul-simpul rangkaian dan arus yang mengalir melalui resistor.
Metode:
1) Mulailah dengan menamai simpul-simpul rangkaian, yaitu titik-titik di mana konduktor berpotongan. Ada 4 titik persimpangan dalam rangkaian, dan kita beri nama o, 1, 2, 3.
Dan kita sebut potensial pada titik-titik ini masing-masing Vo, V1, V2, dan V3.
2) Pilih titik mana saja dalam rangkaian dan tetapkan sebagai titik referensi nol volt, 0 [V] dari rangkaian. Titik referensi ini disebut arde umum rangkaian. Semua perhitungan akan dilakukan dengan mengacu pada titik referensi 0 [V].
3) Asumsikan arah aliran untuk setiap arus yang ada di sirkuit, arahnya dipilih secara acak, tetapi arah yang dipilih harus logis dan konsisten. Untuk melakukan ini asumsikan bahwa arus Io mengalir dari sumber tegangan independen V_A.
Arus Io tiba di simpul (1) dan dibagi menjadi dua arus I1 dan I2. I1 melewati R1, sedangkan I2 melewati R2.
4) Kemudian diasumsikan bahwa arus I3 meninggalkan node (2) dan melewati R3, kemudian mencapai bumi 0 [V].
5) Terakhir, diasumsikan bahwa arus I4 berasal dari node (3) dan melewati R4 menuju node (o), yaitu bumi 0 [V].
6) Arus terakhir adalah I5, arah I5 dapat menuju node (2) atau menuju node (3), dalam kedua kasus ini tidak menimbulkan penyumbatan pada node (2) atau node (3). Diasumsikan bahwa I5 menuju ke node (2).
7) Dengan asumsi di atas, kita dapat melihat bahwa semua arus dapat mengalir dengan bebas, tanpa menciptakan penyumbatan, semuanya lancar. Hanya pada akhirnya, ketika kita mengetahui tanda positif (+) atau negatif (-) dari setiap arus, kita akan dapat memastikan arah alirannya dalam rangkaian.
8) Asumsi arah setiap arus ditunjukkan pada setiap konduktor. Ketika semua arah ditunjukkan, panah tegangan yang sesuai dapat ditempatkan di terminal setiap elemen dalam rangkaian, menggunakan konvensi penerima.
9) Terapkan hukum Ohm, V = R.I, untuk setiap elemen resistif dalam rangkaian, untuk menyimpulkan arus I sebagai fungsi dari potensi di setiap elemen. Hal ini menghasilkan :
Pertama-tama, kita dapat melihat bahwa :
V10 = tegangan pada sumber V_A. V_A = 10 [V],
jadi kita memiliki:
V10 = V_A = 10 dan ini mengarah ke :
V1-Vo = 10
V1 - 0 =10,
atau V1 = 10[V] {persamaan A}.
10) V13 = R1.I1
V1 - V3 = R1.I1 dan mengganti V1 dan R1 dengan nilai z-nya menghasilkan: I1 = (10 - V3) / 4 {1}
11) V12 = R2.I2
V1 - V2 = R2.I2 dan mengganti V1 dan R2 dengan nilainya menghasilkan:
I2 = (10 - V2) / 2 {2}
12) V20 = R3.I3
V2 - Vo = R3.I3 dan mengganti Vo dan R3 dengan nilainya menghasilkan: I3 = V2 / 8. {3}
13) V30 = R4.I4
V3 - Vo = R4.I4 dan mengganti Vo dan R4 dengan nilainya menghasilkan:
I4 = V3/6. {4}
14) Hukum jerat yang diterapkan pada jalur (0; 2; 3; 0) menghasilkan resultan vektor nol, yaitu: V20 - V23 - V30 = 0.
Dengan mengetahui bahwa V23 mewakili tegangan pada sumber
V_B = 5[V], dengan menguraikan beda potensial V20 dan V30 menjadi potensial dan mengganti V23 = V_B = 5[V] :
(V2 - Vo) - 5 - (V3 - Vo) = 0 .
Dengan Vo = massa = 0 [V] kita menyimpulkan :
V2 - V3 = 5 {persamaan B}.
15) Hukum simpul yang diterapkan pada simpul (1) menghasilkan:
I1 + I2 = Io ,
Demikian pula hukum simpul yang diterapkan pada simpul (o) menghasilkan: I3 + I4 = Io ,
dengan menyamakan kedua ekspresi ini Io = Io , ini berarti I1 + I2 = I3 + I4.
Dengan mengganti I1 , I2 , I3 dan I4 masing-masing dengan ekspresinya {1}, {2}, {3} dan {4}, kita memperoleh:
(10 - V3)/4 + (10 - V2)/2 = V2/8 + V3/6
Ekspresi ini direduksi menjadi : 30.V2 + 20.V3 = 360 {persamaan C}.
16) Catatan:
Persamaan {A} di mana V1 = 10[V] dapat dianggap sebagai persamaan yang mengandung dua variabel yang tidak diketahui, yaitu V2 dan V3, yang koefisiennya semuanya nol, yaitu: (0,V2 ) dan (0,V3).
Oleh karena itu, persamaan {A} menjadi:
1.V1 + 0.V2 + 0.V3 = 10
Alasan yang sama untuk persamaan {B} menghasilkan :
0.V1 + 1.V2 -1.V3 = 5
Penalaran yang sama untuk persamaan {C} menghasilkan:
0.V1 + 30.V2 + 20.V3 = 360
17) Kita sekarang memiliki sistem yang terdiri dari 3 persamaan yang mengandung V1, V2 dan V3 yang tidak diketahui, dan penyelesaiannya menghasilkan : V1 = 50 [V]; V2 = 9,2 [V]; V3 = 4,2 [V].
18) Ekspresi {1}, {2}, {3} dan {4} diulang, menggantikan potensial V1, V2 dan V3 dengan nilainya:
{1} I1=(10 - V3)/4=(10 - 4,2)/4; I1=1,45[A]
{2} I2=(10-V2)/2 = (10 - 9,2)/2; I2=0,4[A]
{3} I3=V2/8 = 9,2/8 ; I3=1,15[A]
{4} I4=V3/6 = 4,2/6; I4=0,7[A]
19) Semua arus bernilai positif, yang berarti arah yang diasumsikan untuk setiap arus dalam rangkaian sudah benar. Dari latihan berikutnya kita akan memiliki arus positif dan negatif.