Guten Morgen xamy,
vorab, die Frage wäre wohl besser im Board Physik aufgehoben.
Nun zur Frage selbst:
Das Knotenpotentialverfahren fußt auf der Kirchhoffschen Knotenregel:
Die Summe aller vom Knoten abfließenden Ströme ist Null. Dem Knoten zufließende Ströme werden dabei negativ gerechnet.
Wir betrachten beispielhaft den Knoten mit dem Potential phi1, der hinfort Knoten 1 heißen soll. Wir bilden die Summe aller Ströme, die vom Knoten abfließen.
\frac{1}{R_1}(\phi_1-\phi_2) + \frac{1}{R_3}(\phi_1-\phi_3) + \frac{1}{R_6}(\phi_1-\phi_4)-I_0 = 0
Folgendes ist zu beachten:
- Der Strom hängt ab von der Potentialdifferenz, also z.B.
U_{12}=\phi_1-\phi_2
- Das Potential am Knoten 4 ist vorgegeben.
\phi_4 = 0
Derartige Knoten nennt man Potentialknoten. Im Netz muss mindestens ein Potentialknoten sein.
- Der Stom fließt dem Knoten 1 laut Pfeilung zu, daher das Vorzeichen Minus.
Man kann nun die Gleichung oben umstellen:
(\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_3} + \frac{1}{R_6})\phi_1 - \frac{1}{R_1}\phi_2 - \frac{1}{R_3}\phi_3 = I_0
Dabei ist berücksichtigt, dass am Potentialknoten das Potential Null
ist.
Die letzte Gleichung entspricht nun der ersten Zeile der von die gezeigten Matrixgleichung. Die übrigen Zeilen ergeben sich analog
Viele Grüße
AGb