Tegangan DC, arus dan potensial DC, sumber tegangan independen, Video 2A/2A.

Sebuah rangkaian yang terdiri dari 3 resistor R1, R2, R3, dan dua sumber tegangan independen V_A dan V_B. Tentukan potensi yang termanifestasi pada simpul-simpul rangkaian dan arus yang mengalir melalui resistor.
Metode:
1) Mulailah dengan menamai titik-titik rangkaian, yaitu titik-titik di mana konduktor berpotongan. Dalam rangkaian ada 4 titik persimpangan, kita beri nama o , a , b , c.
Dan kita sebut potensial pada titik-titik tersebut sebagai Vo, Va, Vb, dan Vc.
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 dalam rangkaian; arahnya dapat dipilih secara acak, tetapi arah yang dipilih harus logis dan konsisten. Untuk melakukan ini
asumsikan bahwa arus i1 mengalir dari sumber tegangan independen V_A, melalui R1 dan tiba di simpul (b).
4) Kemudian diasumsikan bahwa arus i2 meninggalkan sumber tegangan independen V_B, melewati R2 dan juga tiba di node (b).
5) Terakhir, diasumsikan bahwa arus I3 berasal dari simpul (b), melewati R3 dan diarahkan ke simpul (o), yaitu massa 0 [V].
6) Dengan asumsi di atas, kita dapat melihat bahwa semua arus dapat mengalir dengan bebas, tanpa menciptakan penyumbatan, semuanya mengalir. Hal ini logis dan masuk akal, tetapi jangan lupa bahwa Hanya pada akhirnya, setelah kita mengetahui tanda positif (+) atau negatif (-) dari setiap arus, kita akan dapat memastikan arah alirannya dalam rangkaian.
7) Arah yang diasumsikan dari 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.
8) Terapkan hukum Ohm, V = R.I, untuk setiap elemen resistif dalam rangkaian, untuk menyimpulkan arus I sebagai fungsi dari potensi di setiap elemen. Sebelum menerapkan hukum Ohm, kita dapat melihat bahwa:
Vao = tegangan pada sumber V_A.
V_A = 9 [V],
jadi kita punya: Va = V_A = 9 dan ini mengarah ke : Va-Vo = 9
Va - 0 =9, atau Va = 9[V].
Sama:
Vco = tegangan pada sumber V_B. V_B = 6 [V], jadi kita punya:
Vco = V_B = 6 dan ini mengarah ke : Vc-Vo = 6
Vc - 0 =6, atau Vc = 6[V].
Penerapan hukum Ohm:
Vab = R1.i1
Va - Vb = R1.i1 dan mengganti Va dengan nilainya menghasilkan: i1 = (9 - Vb) / R1 {1}
Vcb = R2.i2
Vc - Vb = R2.i2 dan dengan mengganti Vc dengan nilainya, kita memperoleh: i2=(6 - Vb)/R2 {2}
Vbo = R3.i3
Vb - Vo = R3.i3 dan dengan mengetahui bahwa Vo = 0 [V], dipilih secara sembarang, massa yang sama, kita mengganti Vo dengan 0 [V], kita memperoleh: i3 = Vb / R3 {3} .
9) Hukum simpul yang diterapkan pada simpul (b) menghasilkan: i1 + i2 = i3 ,
dengan mengganti i1, i2 dan i3 dengan ekspresinya {1}, {2} dan {3} kita memiliki :
(9 - Vb)/R1 + (6-Vb)/R2 = Vb/R3
Menyelesaikan persamaan tersebut dalam bentuk harfiah menghasilkan :
Vb = (9.R2.R3 + 6.R1.R2) / (R1.R2 + R1.R3 + R2.R3)
Gantilah R1, R2 dan R3 dengan nilainya, dan Anda akan mendapatkan : Vb = 6 [V].
10) Ambil ekspresi {1} , {2} {3} dan mengganti Vb dengan nilainya, serta resistor R1, R2 dan R3 untuk menyimpulkan arus i1, i2 dan i3:
{1} i1=(9 - Vb)/R1 = (9 - 6)/1000=0,003[A]; i1=3[mA]
{2} i2=(6 - Vb)/R2 = (6 - 6)/4000 = 0; i2=0
{3} i3=Vb/R3 =6/2000=0,003[A]; i3=3[mA]
11) Catatan: Kita tidak tahu mengapa tidak ada arus yang mengalir melalui resistor R2, karena arus i2 adalah nol, i2=0.
Apakah i2 = 0 karena kesalahan dalam perhitungan atau penalaran, karena resistor R2 dicatu oleh dua sumber V_B dan V_A?
Di sinilah konsep potensial menjadi penting. Kita telah menemukan potensial Vc = 6[V] dan Vb = 6[V], beda potensial di R2 adalah Vbc atau Vcb, dan pada kedua kasus tersebut kita memiliki Vbc = 6-6 = 0 [V] atau Vcb = 6-6 = 0 [V]. Selama tidak ada beda potensial, tidak ada arus yang dapat mengalir, jadi i2 = 0.
12) Terakhir, dengan menggunakan potensial Va dan Vc , kita memeriksa tegangan di seluruh sumber tegangan:
Vco = Vc - Vo = 6 - 0 = 6[V] = V_B
Va = Va - Vo = 9 - 0 = 9[V] = V_A.