シリーズのスーパーノード

この問題はAlenxanderとSadikuによるFundamentalsof ElectricCircuits第6版から3.32あります。 LTspiceで回路を描きました。私の目標は、節点解析とスーパーノードを使用してこの問題を解決することです。 2つのスーパーノードを直列に処理する方法がわかりません。誰かが提案をくれますか? ここに画像の説明を入力してください

この問題は、回路クラスの概要に関するものです。 N1、N2、およびN3の電圧を特定するように求められます。このセクションでは、スーパーノードを扱いました。スーパーノードの定義から、スーパーノードとは、2つの非参照ノード間に電圧源が接続されている場合であることがわかります。注意してください。私を混乱させているのは、N1とN2の間にスーパーノードがあり、N2とN3の間にスーパーノードがあることです。この問題は、解がKCL方程式を生成しないことを知っているので、非常に簡単です。この問題でスーパーノードがどのように機能しているかがわかりません。迅速な対応に本当に感謝しています。頭の中で何が起こっているのかが明確になったことを願っています。

コメント

  • 私は'問題が何であるかわかりません-何らかの問題が発生している理由を説明できますか?目視検査だけで、R1を流れる電流は2 mAです。つまり、'簡単ですが、私はあなたの頭の中にいないので、'回路がどのように見えるかわかりません。
  • devdev:一番下のワイヤーを0Vと呼ぶことから始めます。次に、12 Vの電源を通って、その上の共有ノードまで上向きに進みます。そのノードの電圧は何ですか?(' = “a4f5cae59a”>

簡単です。)次に、左側の電圧源を通り、R1の左側のノードに進みます。そこの電圧は何である必要がありますか?次に、代わりに、の電圧源を通ります。 R1の右側のノードの右側。そこの電圧は何である必要がありますか?両側の電圧がわかっている場合(aこれをR1で考えれば、R1とR2に電流が流れ、すべてのノードに電圧が流れます。ノードを使用する必要がありますか?

  • @jonkこの素晴らしい直感的な説明をありがとうございます。それは私の直感を構築するために本当に洞察に満ちていました。スーパーノードについて質問したのは、それがこのセクションの問題であり、この問題に埋もれているスーパーノードに関する重要な洞察がある可能性があるためですが、それでも直感的な解決策を説明してくれてうれしいです
  • It 'トリックの質問ですが、検査するだけですべてのノード電圧を見つけることができ(ここでは計算は必要ありません)、N2 = 12Vであることがわかります。したがって、N1とN3は?わかりますか?
  • OPを引用させてください: "解決策がわからないので、この問題は非常に簡単です' tはKCL方程式を生成します。" … * "私の目標はこれを解決することです節点解析とスーパーノードの使用に関する問題。"
  • 回答

    節点解析を実行するときに、グランドに直接接続されていない、または他の電圧源を介してグランドに接続されていない電圧源がある場合は、スーパーノードを作成する必要があります。 。そのヒントを残しておきます。

    しかし、ノード解析ではいつものように、最初にすべきことは参照(グラウンド)ノードを選択することです。 LTspiceは、ノードの1つをグラウンドとして指定することも期待します。

    コメント

    • グラウンドノードを追加しましたが、2つのスーパーがあることに注意してください。直列に接続されたノード。 N1とN2の間、およびN2とN3の間
    • スーパーノードの使用を強制されることは 決して ありません。その概念を伴わずに、 常に 標準の節点解析を使用できます。実際、アイデアを使用すると誤解しやすいので、エラーが発生しやすいと思います。そうは言っても、クラスで使用が必要な場合は、そうする必要があると思います。
    • @Jonk 'スーパーノードを使用しない場合"必要に応じて"、可変電流を使用する必要があります。これにより、方程式を解くのが非常に難しくなります。
    • @Huismanはい、 'は本当です。しかし、私の経験では、新しい思考ステップを追加せずに、使い古された原則から流出するだけなので、間違いを犯す可能性は低くなります。そして、堅牢なマトリックスソリューションツールがたくさんあります。したがって、正しくない可能性のあるものを追加して方程式を減らす唯一の理由は(スーパーノードに問題があることに注意してください)、紙と鉛筆とCramer 'を使用している場合です。ルール。次に、'同意します。

    回答

    OPの書き込み:

    スーパーノードの定義から、スーパーノードとは、電圧源が2つの非参照ノード間に接続されている場合であることがわかります

    wikiからの半引用、 wikiの定義は私の意見よりも優れています。

    スーパーノードには2つのノードがあり、1つは非参照ノードで、もう1つはは2番目の非参照ノードまたは参照ノードの場合があります。参照ノードを含むスーパーノードには、1つのノード電圧変数があります。節点解析の場合、スーパーノード構造は 2つの非参照ノード間でのみ必要です

    したがって、必須ではありませんが、それでも解決可能です。

    OPの回路には3つのスーパーノードがあります:

    • V1:参照ノードと非参照ノードノードがあります
    • V2:2つの非-参照ノード
    • V3:2つの非参照ノードがあります

    スーパーノードは次の関係を生成します(1)

    • \ $ V_ {N2} = V3 = 12 \ text {V} \ $
    • \ $ V_ {N1} = V_ {N2} -V1 = 2 \ text {V} \ $
    • \ $ V_ { N3} = V_ {N2} -V2 = -8 \ text {V} \ $

    通常、これらの追加の方程式はKCLの解決に役立ちますが、この例では事態がさらに悪化します。理解してください。

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