Nodespændinger

Nodespændinger, eller nodevoltage på dansk, betegner den elektriske potentiale ved hver node i et elektrisk kredsløb målt i forhold til en reference (jord). En node er et punkt, hvor to eller flere komponenter mødes, og nodevoltagen betegnes som V_n for den pågældende node. Den refererede spænding er typisk null ved jorden, og alle øvrige nodespændinger beskriver kredsløbets tilstand.

Anvendelsen af nodespændinger er central i nodal analyse, en metode til at analysere kredsløb ved hjælp af Kirchhoff’s strømregler. Ved nodal analyse opstilles en ligning for hver ikke-reference-node: summen af strømme ud af noden er nul. Strømmene udtrykkes ofte som G_i · V_n, hvor G_i er ledningstal (eller admittance) tilknyttet noden, og V_n er spændingen ved noden. Når der er spændingskilder mellem noder, anvendes ofte en supernode-teknik eller andre tilgange for at håndtere kilden.

Et simpelt eksempel: en node, der forbindes til jord gennem en modstand R og til en spændingskilde via en resistiv sti, vil have en ligning baseret på Ohms lov og KCL. Løsningen af systemet af lineære ligninger giver alle node-spændingerne. Fra disse spændinger kan man beregne strømme og spændinger i hele kredsløbet.

Fordele ved nodal analyse inkluderer effektiv håndtering af komplekse kredsløb med mange noder og få komponent-tilslutninger, især for lineære DC-kredsløb. Begrænsninger opstår ved kredsløb med mange spændingskilder mellem noder eller ikke-lineære elementer, hvor alternative metoder eller numerisk løsning kan være nødvendige. Det er en grundlæggende teknik i elektroingeniørers værktøjskasse til kredsløbsanalyse.