tegangan langsung DC, arus langsung DC, potensial, sumber tegangan yang bergantung, Video 2D/2D.

Sebuah rangkaian yang terdiri dari 4 resistor R1, R2, R3, R4, sebuah sumber tegangan independen V_A = 24[V] dan sumber tegangan dependen V_B = 4.I1, di mana I1 menunjukkan arus yang mengalir melalui resistor R1. Tentukan arus dan potensial dari rangkaian tersebut.
Metode:
1) Mulailah dengan menamai simpul-simpul rangkaian, yaitu titik-titik di mana konduktor berpotongan. Hanya ada 4 titik persimpangan dalam rangkaian, dan kita beri nama o, 1, 2, dan 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 I_A mengalir dari sumber tegangan independen V_A.
Arus I_A tiba di simpul (1) dan dibagi menjadi dua arus I1 dan I2. I1 mengalir melalui R1, sedangkan I2 mengalir melalui R2.
4) Diasumsikan bahwa arus I3 yang melewati R3 mengalir ke kiri, yang berarti arus I4 yang melewati R4 harus keluar dari simpul (2) dan mengalir ke bawah.
5) Terakhir, diasumsikan bahwa arus I_B meninggalkan sumber tegangan dependen V_B dan mengalir menuju node (3).
6) Dengan asumsi di atas, kita bisa melihat bahwa semua arus bisa mengalir bebas, tanpa menimbulkan kemacetan, semuanya lancar. Hanya pada akhirnya, setelah kita mengetahui tanda positif (+) atau negatif (-) dari setiap arus, kita bisa mengatakan ke arah mana arus tersebut mengalir 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 dari rangkaian, untuk menyimpulkan arus I sebagai fungsi dari potensi di terminal masing-masing elemen. Hal ini memberikan
V12 = R1.I1, V1-V2 = R1.I1 dan ini menghasilkan I1 = (V1-V2) / 10. {1}
V13 = R2.I2, V1-V3 = R2.I2 dan ini mengarah ke I2 = (V1-V3) / 24. {2}
V32 = R3.I3, V3-V2 = R3.I3 dan ini mengarah ke I3 = (V3-V2) / 4. {3}
V20 = R4.I4, V2-Vo = R4.I4 dan ini mengarah ke I4 = (V2-Vo) / 4 = (V2-0) / 12 = V2 / 12. {4}
9) Hukum simpul yang diterapkan pada simpul (2) memberikan persamaan pertama yang mengandung potensial V1, V2 dan V3 sebagai hal yang tidak diketahui: I1 + I3 = I4 atau
I1 + I3 - I4 = 0 .
Dengan mengganti I1, I3 dan I4 dengan ekspresi yang telah ditemukan sebelumnya, kita memperoleh :
(V1-V2)/10 + (V3-V2)/4 - V2/12 = 0
6.V1 - 26.V2 + 15.V3 = 0 { persamaan a }.
10) Hukum jerat yang diterapkan pada jalur (0; 1; 2; 0) menghasilkan resultan vektor nol, yaitu: V10 - V12 - V20 = 0.
Dengan mengganti V10 dengan nilai 24[V] dan menguraikan perbedaan potensial
V12 = V1-V2 dan V20 = V2-Vo, kita memperoleh: 24 - (V1-V2) - (V2-Vo) = 0.
Menyelesaikan persamaan ini menghasilkan : V1 = 24 [V]
Catatan: persamaan pertama {a} yang ditemukan di atas mengandung 3 hal yang tidak diketahui, yaitu V1, V2, dan V3. Kita dapat menganggap V1 = 24[V] sebagai persamaan kedua yang juga mengandung 3 variabel yang tidak diketahui V1, V2 dan V3 di mana koefisien V2 dan V3 adalah nol, yaitu (0,V2) dan (0,V3), sehingga persamaan kedua adalah : V1 + 0.V2 + 0.V3 = 24 { persamaan b }.
11) Hukum jaring-jaring yang diterapkan sekali lagi pada lintasan (0; 2; 1; 3; 0) menghasilkan resultan vektor nol: V20 + V12 - V13 - V30 = 0 . Alasan yang sama menghasilkan persamaan ketiga yang masih mengandung 3 hal yang tidak diketahui, yaitu V1, V2, dan V3:
2.V2 - 2.V2 - 5.V3 = 0 { persamaan a }.
12) Menyelesaikan sistem persamaan yang dibentuk oleh {a} {b} dan {c} menghasilkan :
V1= 24 [V]; V2 = 9 [V]; V3 = 6 [V]
13) Persamaan {1} , {2} , {3} dan {4} di atas dan mengganti V1, V2 dan V3 dengan nilainya menghasilkan :
I1 = 1,5 [A]
I2 = 3/4 = 0,75 [A]
I3= -3/4 = - 0,75[A], arus negatif.
I4 = 0,75 [A]
Hanya arus I3 yang negatif. I1, I2 dan I4 bernilai positif. Ketika arus mengalir dalam sebuah konduktor, arus mengalir dalam satu arah atau ke arah yang berlawanan, dan dalam kedua kasus tersebut, intensitasnya adalah kuantitas fisik yang nyata dan POSITIF, yaitu sesuatu yang dapat diamati, dikuantifikasi, dan diukur. Oleh karena itu, intensitas negatif tidak ada. Tanda negatif (-) pada I3 berarti arah yang berlawanan dari I3: arah I3 dipilih secara acak, dan sekarang I3 harus dialihkan ke arah yang berlawanan. Jadi arus I3 = 0,75 [A] mengalir dari simpul (3) ke simpul (2).