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5 / 32 · 概念

複数電源につながる節点を解く

回路図を1つの節点方程式にし、枝電流を確認します。

図の位置ではなく接続を数える

理想配線でつながる全点は、図が曲がっていても同じネット名を繰り返していても1節点です。グラウンドを選び、未知の節点電圧を印します。xからyへの抵抗では、xから出る電流は(Vx−Vy)/R(V_x-V_y)/Rです。この式は実際の流れを推測せず、大きさと方向の両方を与えます。

未知節点xが10 kΩ経由で5 V、20 kΩ経由でグラウンド、10 kΩ経由で理想2 V基準につながるとします。流出電流のKCLは(x−5)/10000+x/20000+(x−2)/10000=0(x-5)/10000+x/20000+(x-2)/10000=0です。20000倍すると2x−10+x+2x−4=02x-10+x+2x-4=0、よってx = 2.8 Vです。

負の枝電流を解釈する

5 V節点へ向かう電流は−0.22 mAなので、実際は電源からxへ0.22 mA入ります。グラウンドへは0.14 mA、2 V基準へは0.08 mAです。2つの流出の合計は0.22 mAです。この例では2 V基準が電流を吸収する必要があり、電流を吸い込めない実基準源は仮定の電圧を保てません。

枝xからの流出電流
xから10 kΩを通して5 Vへ−0.22 mA
xから20 kΩを通してグラウンドへ0.14 mA
xから10 kΩを通して2 Vへ0.08 mA

全コンダクタンスが正なので結果は固定電位の間にあります。xはコンダクタンスで重み付けした平均としても見られます。各固定電圧を抵抗で割ったものの和を、総コンダクタンスで割ります。

慎重に拡張する

未知節点が2つならKCLを2本書き、連立で解きます。第3の接続がある節点をまたいで抵抗を直列として簡略化しないでください。シミュレータ実行前に部品名、第1節点、第2節点、値の接続表を作ります。図が見慣れていても、誤った配線は式を変えます。解いた後に電流残差が0に近いことを確認します。丸めは許されますが、枝の欠落は許されません。

自分で考えてみましょう

例から2 Vの枝を除くとxは何ですか。

解説を見る

(x − 5)/10 kΩ + x/20 kΩ = 0なので3x = 10、x = 3.333333 Vです。無負荷の10 kΩ/20 kΩ分圧器です。

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