โนดโวลเตจ (Node Voltage Method) ~ ครูตุ้งออนไลน์

จำนวนผู้เยี่ยมชมหน้านี้

โนดโวลเตจเป็นวิธีการแก้ปัญหาในวงจรไฟฟ้าที่ต้องการทราบค่าแรงดันไฟฟ้า ณ จุดต่างๆ ในวงจรที่มีแหล่งจ่ายไฟฟ้าตั้งแต่ 2 ตัวขึ้นไป โดยอาศัยความต่างศักย์ระหว่างจุดต่อในวงจร เทียบกับจุดที่กำหนดอ้างอิงขึ้นมา

วิธีการนี้ จะกำหนดจุดแรงดันขึ้นภายในวงจรไฟฟ้าเรียกว่าจุดแรงดันโนด (Node Voltage) พร้อมกับกำหนดจุดอ้างอิงขึ้น (Reference Node) ซึ่ง ณ. จุดโนดที่อยู่ภายในวงจรนี้ จะมีศักย์ทางไฟฟ้าสูงกว่าจุดอ้างอิงเสมอ ทำให้กระแสไฟฟ้าไหลออกจากจุดโนดไปยังจุดอ้างอิง

หลังจากนั้นจะเขียนสมการ ณ.จุดโนดที่ต้องการทราบค่าแรงดันตามกฎกระแสของเคอร์ชอฟฟ์

เมื่อแก้สมการหาค่าแรงดันได้แล้ว จะใช้กฎของโอห์มเพื่อวิเคราะห์หาค่าพารามิเตอร์ต่างๆ ที่ต้องการทราบค่าต่อไป

คำว่า “โนด” หมายถึง รอยต่อของอุปกรณ์ที่ต่ออยู่ในวงจรไฟฟ้า ตั้งแต่ 2 อุปกรณ์ขึ้นไป ซึ่งวิธีของโนดโวลท์เตจ จะแบ่งจุดโนดในวงจรไฟฟ้าออกเป็น 3 ประเภท ดังนี้

1. โนดอ้างอิง (Referent Node ) เป็นจุดโนดที่กำหนดให้มีค่าแรงดันเป็นศูนย์โวลต์ และเป็นจุดโนดที่ใช้อ้างอิงความต่างศักย์ไฟฟ้า จากจุดโนดอื่นๆ

2. โนดที่ทราบค่าแรงดัน (Known Node ) เป็นจุดโนดที่ทราบค่าแรงดันไฟฟ้า เมื่อ เทียบกับโนดอ้างอิง (Referent Node)

3. โนดที่ไม่ทราบค่าแรงดัน (Unknown Node) เป็นจุดโนดที่กำหนดขึ้น และไม่ทราบ ค่าแรงดัน เมื่อเทียบกับโนดอ้างอิง เป็นจุดโนดที่ต้องคำนวณหาค่าแรงดันไฟฟ้าเมื่อเทียบกับโนดอ้างอิง

ตัวอย่างการแก้สมการด้วยวิธีโนดโวลเตจ

จากวงจร จงหากระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านความต้านทานแต่ละตัว

วิธีทำ

กำหนดจุดโนด ได้ดังนี้

โนดที่ไม่ทราบค่า เป็น V_A
โนดที่ทราบค่า เป็น E_1,E_2,E₃

โนดที่มีแรงดันเป็นศูนย์ (จุดกราวน์)

และกำหนดกระแสไหลออก โนด V_A เป็น I₁ , I₂ , และ I₃ ดังภาพด้านล่าง

(การกำหนดกระแสจะกำหนดอย่างไรก็ได้ แต่จะนิยมกำหนดให้ โนดที่ไม่รู้ค่า มีค่ามากกว่าโนดที่ทราบค่า เพราะจะทำให้การคำนวณค่าออกมาเป็นบวก ทำให้ลดความซับซ้อนกับจำนวนลบออกไป)