Node by Node — Untangling a Network of Junctions

Elektrizität und Magnetismus Mittel Kostenlos VR · AR
Node by Node — Untangling a Network of Junctions – Elektrizität und Magnetismus
Node by Node — Untangling a Network of Junctions – Elektrizität und Magnetismus

Ein kleines Netz aus Messing-Polklemmen und Drähten liegt auf einer Schaltplatte; es ist Teil einer größeren Schaltung. Sechs Ströme überqueren seinen Rand und werden an LED-Amperemetern abgelesen — 1 A und 2 A fließen heraus, 2 A, 3 A, 4 A und 2 A hinein —, doch die Amperemeter an fünf weiteren Drähten sind mit Kreppband abgeklebt. Drücken Sie auf Abspielen, um die verborgenen Ströme Knoten für Knoten zu ermitteln: Jeder Knoten leuchtet, während er gelöst wird, seine Gleichung erscheint neben der Szene, und das Klebeband löst sich von dem Amperemeter, dessen Strom gerade gefunden wurde, sodass Sie die Antwort prüfen können. In den letzten zwei Sekunden wird eine gestrichelte Grenze um das ganze Netz gezogen, um zu zeigen, dass auch es der Knotenregel gehorcht.

So benutzt du diese Simulation

Worauf du achten solltest

Die Physik dahinter

Die Knotenregel von Kirchhoff, ΣI_in = ΣI_out, gilt an jedem Knoten, also an jedem Punkt, an dem drei oder mehr Drähte zusammentreffen. Punkte, die nur durch einen Draht verbunden sind, bilden denselben Knoten; a und b zählen also als einer. Ein Netz entwirrt man, indem man an einem Knoten mit nur einem unbekannten Strom beginnt, ihn löst und weitergeht: Jedes Ergebnis lässt dem nächsten Knoten eine Unbekannte weniger. Am Anfang haben b (mit a) und c je nur eine Unbekannte, d hat drei, e und f je zwei. Also: an b ist I_b = 1 + 2 = 3 A; an c ist 2 + 3 = I_c = 5 A; an d ist 5 = 3 + I_d, also I_d = 2 A; an e ist 2 + 4 = I_e = 6 A; an f ist 6 + 2 = I = 8 A. Zur Kontrolle verhält sich das ganze Netz wie ein großer Knoten: 2 + 3 + 4 + 2 = 11 A fließen hinein und 1 + 2 + 8 = 11 A hinaus. Fällt ein Ergebnis negativ aus, fließt der Strom entgegen der gezeichneten Richtung — setzen Sie beide Ströme in c hinein auf null, dann wird I_d = −3 A und fließt von e hinauf nach d.

Kirchhoff's current lawjunction rulenodesnetwork analysisΣI_in = ΣI_outconservation of chargeammeter3D