Quando analizzi un circuito, puoi posizionare le frecce in entrambe le direzioni secondo il capriccio, una moneta lanciata o le carte dei Tarocchi.

Dopo aver applicato le leggi di Kirchoff per calcolare tutte le tensioni e le correnti, scoprirai che alcune variabili hanno valori negativi. Quelle corrispondono alle frecce che hai disegnato all'indietro. Correggi quelli e poi conosci le direzioni delle correnti in tutti i rami del circuito.

È perfettamente normale per un ingegnere esperto capirne alcuni inizialmente all'indietro, quando più sorgenti di tensione diverse spingono in direzioni opposte. Puoi solo indovinare e lasciare che l'algebra ti dica il risultato netto.

I segni + - indicano il collegamento di un voltmetro. Cioè se la polarità della tensione di Va non corrisponde al piccolo segno + -, allora è una tensione negativa.

Similmente alle piccole frecce, indicano la connessione di un amperometro.

Per ottenere risposte nei test / compiti a casa, quelle piccole frecce sono fondamentali per determinare se scrivere + 2,35 mA o -2,35 mA! (E per quanto riguarda la "vera direzione" della corrente, ricorda che il tuo DVM misura la corrente convenzionale e non può dire se stai cercando di misurare un fascio di elettroni in un CRT o i due flussi di ioni contrari in un serbatoio di placcatura.)

La risposta a (1) è sì. Quindi non ho bisogno di rispondere (2).

Randomizziamo tutto. Fai andare le frecce come preferisci. Quindi applica la legge sulla tensione di Kirchhoff e la legge attuale di Kirchhoff.

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

Ho posizionato delle frecce che indicano ciò che sentivo al momento. Non importa. Ma qualunque cosa decida, ovviamente, la devo usare in modo coerente per impostare le equazioni. Quindi impostiamo le equazioni del ciclo. In questo diagramma inizierò sempre da dove si trova il terreno. La coda di una freccia è (+) e la testa è (-). Mentre mi muovo in un loop, uso il segno che incontro per primo come segno del termine. Quindi:

\ $ - 12 + 9k \ Omega \ cdot I_1 - 6k \ Omega \ cdot I_2 = 0 \ $

\ $ - 12 + 9k \ Omega \ cdot I_1 - 3k \ Omega \ cdot I_3 + 4k \ Omega \ cdot I_4 = 0 \ $

\ $ - 12 + 9k \ Omega \ cdot I_1 - 3k \ Omega \ cdot I_3 - \ left (9k \ Omega + 3k \ Omega \ right) \ cdot I_5 = 0 \ $

Quindi, hai anche questi dalla legge attuale di Kirchhoff. [Di nuovo, DEVI osservare quelle frecce, quindi una freccia che entra in un nodo è (+) e una freccia che esce da un nodo è (-)]:

\ $ I_1 + I_2 + I_3 = 0 \ $

\ $ - I_3 - I_4 + I_5 = 0 \ $

Se organizzi le equazioni precedenti in un'equazione di matrice ottieni:

\ $ \ left [\ begin {array} {} ccccc 9000 -6000 & & 0 0 & & 0 \\ 9000 & 0 & -3000 & 4000 & 0 \\ 9000 & 0 & -3000 & 0 & -12000 \\ 1 & 1 & 1 & 0 & 0 \\ 0 & 0 & -1 & -1 & 1 \ end {array} \ right]% \ left [\ begin {array} {c} I_1 \\ I\3 \\ I_4 \\ I_5 \ end {array} \ right] = \ left [\ begin {array} {c} 12 \\ 12 \\ 12 \\ 0 \\ 0 \ end {array} \ right] \ $

Che si risolve come:

\ $ \ begin {array} {l} I_1 = 0.001 \\ I_2 = -0.0005 \\ I_3 = -0.0005 \\ I_4 = 0.000375 \\ I_5 = - 0.000125 \ end {array} \ $

I segni meno indicano che la direzione scelta per l'analisi era sbagliata e dovrebbe essere modificata. Quindi cambia le frecce di direzione per \ $ I_2 \ $, \ $ I_3 \ $ e \ $ I_5 \ $.

Quindi non importa cosa pensi all'inizio. Scegli una direzione e seguila durante l'analisi. Quando avrai finito, la risposta ti dirà se l'hai scelta correttamente.

In altre parole, "Sì, le leggi di Kirchhoff ti permetteranno di capire le direzioni."

So cosa sono, mi chiedo se sia possibile risolvere le cose senza conoscerle

La risposta di William Beaty è quella corretta e desidero approfondire è un po 'perché questa domanda si pone spesso.

Quando si assegna una variabile di tensione o corrente per l'analisi del circuito, si deve scegliere una polarità di riferimento per una tensione e una direzione di riferimento per una corrente, proprio come, quando si posiziona un voltmetro o un amperometro in un circuito, si deve scegliere un orientamento per i conduttori. Non puoi evitare di scegliere una polarità / direzione di riferimento .

Spesso gli studenti che apprendono il processo hanno "paura" di scegliere in modo errato ma, state tranquilli, è impossibile . Infatti, due studenti possono scegliere polarità e direzioni di riferimento opposte e, assumendo che non ci siano errori, entrambi risolveranno il circuito correttamente. Sì, le loro risposte differiranno per un segno ma entrambe le risposte forniscono le stesse informazioni : l'ampiezza e le polarità / direzioni assolute .

Allora, cosa fa esattamente la polarità / direzione di riferimento semplicemente?

Ad esempio, nello schema del circuito, abbiamo il terminale più in alto del resistore 6k etichettato come positivo. Questo significa che "crediamo" che il terminale più in alto sia effettivamente più positivo? No!

Significa che la tensione che calcoliamo per questa variabile è la tensione che misureremo se posizioniamo il conduttore rosso sul terminale più in alto e conduttore nero su quello più in basso .

Ovviamente, se invertiamo la polarità di riferimento, il segno della risposta calcolata cambia proprio come quando invertiamo i conduttori del voltmetro, il segno della tensione misurata cambia.

Ma la scelta della polarità di riferimento non può influire sulla polarità assoluta della tensione.

Quindi, se posizioniamo i cavi del voltmetro su un elemento del circuito e misuriamo una tensione positiva, sappiamo che il terminale collegato al cavo rosso è più positivo rispetto all'altro terminale.

Al contrario, se misuriamo una tensione negativa, sappiamo che il terminale collegato al puntale rosso è meno positivo del l'altro terminale, cioè il terminale collegato al cavo nero è più positivo.

Per riassumere, scegliendo una polarità / direzione di riferimento (cosa che dobbiamo fare), siamo non "indovinare" quella polarità / direzione assoluta; il risultato calcolato o misurato ce lo dirà.