Αυτό το άρθρο θα συζητήσει διάφορες μεθόδους που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να βρείτε τι είναι πτώση τάσης σε παράλληλο κύκλωμα.

Χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους, μπορούμε να βρούμε πτώση τάσης σε ένα παράλληλο κύκλωμα όπως:

• Νόμος περί τάσης του Kirchhoff (KVL)
• Ο ισχύων νόμος του Kirchhoff (KCL)
• Κομβική Ανάλυση
• Τρέχουσα Διεύθυνση
• Θεώρημα υπέρθεσης

Νόμος περί τάσης του Kirchhoff (KVL)

Ο Γερμανός φυσικός Gustav Kirchhoff εισήγαγε το νόμο του Kirchhoff για την τάση το 1845 για μια πιο προσιτή ανάλυση της τάσης του κυκλώματος.

Σύμφωνα με τον νόμο περί τάσης του Kirchhoff, το συνολικό αλγεβρικό άθροισμα της πτώσης τάσης ή της διαφοράς δυναμικού σε μια κλειστή διαδρομή προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση ισούται με μηδέν. Αυτός ο νόμος βασίζεται στο νόμο της διατήρησης της ενέργειας.

Βήματα για να πάρετε μια πιθανή πτώση χρησιμοποιώντας τον νόμο της τάσης του Kirchhoff:

• Υποθέστε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση ρεύματος σε κλειστό βρόχο ή πλέγμα. Η κατεύθυνση του ρεύματος μπορεί να ληφθεί δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα.
• Τώρα, ενώ κινείστε προς την κατεύθυνση ρεύματος, καθορίστε την πτώση τάσης σε κάθε στοιχείο ενώ λαμβάνουμε υπόψη τη σύμβαση προσήμου κάθε στοιχείου σε κλειστό βρόχο ή πλέγμα. 
• Εξετάζοντας τις πτώσεις τάσης σε κάθε στοιχείο, γράψτε την εξίσωση του νόμου της τάσης του Kirchhoff προσθέτοντας όλες τις πτώσεις τάσης σε κάθε στοιχείο του βρόχου με τη σωστή σύμβαση ηλεκτρικού σήματος.

Ο ισχύων νόμος του Kirchhoff (KCL)

Ο τρέχων νόμος του Kirchhoff μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιοδήποτε ηλεκτρικό κύκλωμα. Δεν εξαρτάται από το αν τα στοιχεία είναι γραμμικά, μη γραμμικά, ενεργητικά, παθητικά, χρονικά αμετάβλητα, χρονικά μεταβλητά κ.λπ.

Ο τρέχων νόμος του Kirchhoff βασίζεται στο νόμο της διατήρησης του φορτίου. Οι νόμοι του Kirchhoff μπορούν να εφαρμοστούν και στα δύο AC και Κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Σύμφωνα με τον τρέχοντα νόμο του Kirchhoff σε οποιοδήποτε σημείο κόμβου ηλεκτρικού δικτύου, το αλγεβρικό άθροισμα των ρευμάτων που συναντώνται σε αυτό το σημείο ή τον κόμβο ισούται με μηδέν. 

Βήματα για να πετύχετε πιθανή πτώση χρησιμοποιώντας τον Τρέχοντα νόμο του Kirchhoff:

• Ισοπεδώστε μεμονωμένους κλάδους με μεμονωμένο ρεύμα όπως I1 + I2….+ Σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση δεξιόστροφα ή αριστερόστροφα, υποθέστε την πτώση τάσης και την αντίσταση κάθε στοιχείου στον βρόχο και ισοπεδώστε τα ως απαιτήσεις. 
• Χρησιμοποιώντας γνωστές τιμές παραμέτρων κάθε βρόχου, μπορούμε να βρούμε άγνωστες πτώσεις τάσης σε οποιονδήποτε κόμβο ή διασταύρωση ενός συνδυασμού παράλληλου κυκλώματος.
• Εφαρμόστε το νόμο του Ohm για να συσχετίσετε το ρεύμα-τάση και την αντίσταση σε κάθε στοιχείο του βρόχου.
• Τέλος, λύστε άγνωστες τιμές.

Σημείωση: Κατά τη διάρκεια του δικτύου ανάλυση κυκλώματος ισοπέδωση, όλες οι διασταυρώσεις δικτύου χρησιμοποιούν διαφορετικούς αριθμούς ή αλφάβητα. Όταν σχηματίζετε την εξίσωση, λαμβάνετε πάντα υπόψη την κατεύθυνση της πολικότητας του ρεύματος και της τάσης σύμφωνα με τα συμβατικά σήματα δικτύου. Κατά τον υπολογισμό, συμπεριλάβετε μόνο εκείνους τους βρόχους που χρειάζονται για μια εύκολη και γρήγορη λύση.

Το KCL εφαρμόζεται πάντα σε ένα κλειστό όριο.

Κομβική Ανάλυση

Η κομβική ανάλυση είναι η εφαρμογή του νόμου του Ohm μαζί με τον τρέχοντα νόμο του Kirchhoff (KCL).

Η ανάλυση κομβικής τάσης είναι η εφαρμογή του τρέχοντος νόμου του Kirchhoff για την εύρεση της άγνωστης πτώσης τάσης σε κάθε κόμβο. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί έναν ελάχιστο αριθμό εξισώσεων για τον προσδιορισμό των άγνωστων κομβικών τάσεων και είναι η καταλληλότερη για συνδυασμούς παράλληλων κυκλωμάτων.

Η ανάλυση τάσης κόμβου μας παρέχει έναν ευκολότερο τρόπο να βρούμε την τάση σε κάθε κόμβο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος. Με μεγάλο αριθμό διακλαδώσεων, η μέθοδος Nodal analysis Method μπορεί να πάρει Complex με αυξημένο αριθμό εξισώσεων.

Σε αυτή τη μέθοδο, ένας κόμβος του δικτύου θεωρείται ως σημείο αναφοράς ή ως κόμβος αναφοράς ή μηδενικού δυναμικού. Ο αριθμός των εξισώσεων είναι n-1 για τον αριθμό 'n' κάθε ανεξάρτητου κόμβου.

Η διαδικασία της κομβικής ανάλυσης:

• Σχεδιάστε ξανά το διάγραμμα κυκλώματος μετατρέποντας όλες τις πηγές τάσης σε ένα αναλογικό κύκλωμα πηγής ρεύματος χρησιμοποιώντας τη μέθοδο μετασχηματισμού πηγής.
• Ισοπεδώστε όλες τις σημειώσεις με γράμματα στον αριθμό και επιλέξτε έναν κόμβο για να τον λάβετε ως αναφορά για άλλους κόμβους (το οποίο ονομάζεται σημείο αναφοράς ή κόμβοι μηδενικού δυναμικού)
• Γράψτε εξισώσεις λαμβάνοντας υπόψη την κατεύθυνση του ρεύματος που ρέει μέσα ή έξω από κάθε κόμβο σε σχέση με τον κόμβο αναφοράς.
• Λύστε την εξίσωση για να λάβετε την άγνωστη τάση κόμβου ή άγνωστο ρεύμα διακλάδωσης.
• Εάν είναι δυνατόν, επιλέξτε έναν κόμβο ως κόμβο αναφοράς που είναι συνδεδεμένος σε μια πηγή τάσης.
• Χρησιμοποιήστε το νόμο του Ohm για να εκφράσετε τη σχέση του ρεύματος της αντίστασης ως προς την τάση του κόμβου.

Κομβική ανάλυση με πηγή τάσης:

• Υπερκόμβος Ο σχηματισμός είναι ένας συγκεκριμένος τύπος κόμβου που μπορεί να σχηματιστεί.
• Ένας υπερκόμβος σχηματίζεται όταν μια πηγή τάσης συνδέεται μεταξύ δύο κόμβων μη αναφοράς και είναι παράλληλη με οποιοδήποτε στοιχείο.
• Ένας υπερκόμβος απαιτεί την εφαρμογή τόσο του KVL όσο και του KCL.
• Το Supernode δεν έχει δική του τάση.

Τρέχουσα Διεύθυνση

Σε παράλληλο συνδυασμό, η τάση σε κάθε κλάδο θα είναι πανομοιότυπη, αλλά το ρεύμα μέσω κάθε κλάδου μπορεί να είναι διαφορετικό ανάλογα με τη συνολική αντίσταση του κλάδου.

Ο κανόνας διαίρεσης ρεύματος είναι μια εφαρμογή επίλυσης ενός κυκλώματος με το θεώρημα του Norton, ως το ρεύμα σε έναν κλάδο ενός παράλληλο κύκλωμα είναι αντιστρόφως ανάλογη με τη συνολική αντίσταση του κλάδου.

Χρησιμοποιώντας το κύκλωμα διαίρεσης ρεύματος κανόνα, η άγνωστη τάση σε οποιοδήποτε στοιχείο μπορεί να προσδιοριστεί.

Τρέχουσα αρχή διαίρεσης:

V_R1 = V[ R₁ / (Ρ₁+ R₂+ R₃+……+ R_n)]

V_R2 = V[ R₂ / (Ρ₁+ R₂+ R₃+……+ R_n)]

................................................

................................................

V_Rn = V[ R_n / (Ρ₁+ R₂+ R₃+……+ R_n)]

V_R1 = IR₁ ……. (4)

V_R2 = IR₂ ……. (5)

V_R3 = IR₃ ……. (6)

V = V_R1 + V_R2 + V_R3

Ως εκ τούτου,

V = I (R₁+ R₂+ R₃)

I= V / (R₁+ R₂+ R₃)

V_R1 = V[ R₁ / (Ρ₁+ R₂+ R₃)]

V_R2 = V[ R₂ / (Ρ₁+ R₂+ R₃)]

V_R3 = V[ R₃ / (Ρ₁+ R₂+ R₃)]

Παράδειγμα τρέχοντος προβλήματος διαίρεσης:

Στο σχήμα που δίνεται, υπάρχουν τρεις αντιστάσεις συνδεδεμένες σε παράλληλο συνδυασμό μεταξύ τους με μια πηγή ρεύματος. Η τάση στο R1 είναι V1, το R2 είναι V2 και το R3 είναι V3.

V = I (R₁+ R₂+ R₃)

I= V / (R₁+ R₂+ R₃)

V_R1 = V[ R₁ / (Ρ₁+ R₂+ R₃)]

V_R2 = V[ R₂ / (Ρ₁+ R₂+ R₃)]

V_R3 = V[ R₃ / (Ρ₁+ R₂+ R₃)]

Θεώρημα υπέρθεσης

Όταν ένα κύκλωμα σχεδιάζεται με περισσότερες από μία πηγές ισχύος, τότε μπορεί να χρησιμοποιηθεί η αρχή της υπέρθεσης.

Σύμφωνα με την αρχή της υπέρθεσης, η τάση σε οποιοδήποτε στοιχείο σε ένα γραμμικό κύκλωμα είναι το αλγεβρικό άθροισμα της τάσης σε όλο το στοιχείο όταν εφαρμόζεται μόνο μία ανεξάρτητη πηγή κατά μήκος, εάν υπάρχουν δύο ή περισσότερες ανεξάρτητες πηγές στο κύκλωμα.

Βήματα για τη χρήση της αρχής της υπέρθεσης σε οποιοδήποτε κύκλωμα:

• Αποσυνδέστε όλες τις πηγές εκτός από μία πηγή και βρείτε την τάση ή το ρεύμα εξόδου που οφείλεται σε μία μόνο ενεργή πηγή στο κύκλωμα.
• Επαναλάβετε την παραπάνω δήλωση για κάθε μεμονωμένη πηγή.
• Τέλος, βρείτε το συνολικό άθροισμα του ρεύματος και της τάσης σε κάθε στοιχείο, λαμβάνοντας υπόψη την πολικότητα ή τη σωστή σύμβαση ηλεκτρικού σήματος.

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει αριθμός «n» στοιχείων σε έναν κλειστό βρόχο και είναι συνδεδεμένα σε σειρά μεταξύ τους. Η πτώση τάσης σε κάθε στοιχείο ισοπεδώνεται ως V1, V2, V3…+Vn.

Πώς να βρείτε την πτώση τάσης σε ένα παράλληλο κύκλωμα

Ο παράλληλος συνδυασμός στοιχείων μπορεί να οριστεί ως όταν το πτώση τάσης ή διαφορά δυναμικού σε κάθε κλάδο που συνδέεται μεταξύ δύο σημείων είναι πανομοιότυπη.

Ανάλυση παράλληλων κυκλωμάτων:

• Η πτώση τάσης σε κάθε κλάδο στον παράλληλο συνδυασμό είναι ίδια με την πηγή τάσης.
• Προσδιορίστε το ρεύμα σε κάθε κλάδο του κυκλώματος χρησιμοποιώντας το νόμο του Ohm.
• Χρησιμοποιήστε τον τρέχοντα νόμο του Kirchhoff για να βρείτε τη συνολική ροή ρεύματος μέσω του κυκλώματος.
• Η μέθοδος κομβικής ανάλυσης βασίζεται στην εφαρμογή των KVL, KCL και νόμου του Ohm.
• Οριζοντιώστε όλες τις απαιτούμενες παραμέτρους κυκλώματος.

• Όλοι οι κόμβοι του κυκλώματος ονομάζονται ως 1, 2, 3 και 4.
• Τώρα επιλέξτε έναν κόμβο ως κόμβο αναφοράς.

• Τώρα αντιστοιχίστε τη ροή του ρεύματος σε κάθε κλάδο του κυκλώματος.
• Εκχωρήστε την τάση κάθε κόμβου.

Εφαρμόστε τον τρέχοντα νόμο του Kirchhoff στον κόμβο 2, λοιπόν 

V−IR1−IR2−IR3=0.

I=VR1+R2+R3=12.00V1.00Ω+2.00Ω+3.00Ω=2.00A

Τέλος, λύστε όλες τις εξισώσεις για να λάβετε το απαιτούμενο δυναμικό πτώση ή τάση πτώση σε ένα σημείο ή κόμβο.