Piirianalyysi

Piirianalyysi tai piiriteoria tarkoittaa sähkötekniikassa virtapiirien käyttäytymisen ja toiminnan analysoimiseksi käytettäviä menetelmiä.^[1] Piirianalyysi koostuu siis virtapiirin toimintaa kuvaavista malleista sekä analysointiin tarkoitettavista menetelmistä.^[1] Yleensä keskeisinä osana piirianalyysia on tunnettujen suureiden avulla ratkaista jossakin virtapiirissä esiintyviä suureita, kuten jännitteitä, virtoja tai resistansseja.^[2][1]

Havainnollistava esimerkkipiirikaavio piirianalyysissa hyödynnettävästä solmumenetelmästä.

Käsitteet

Kuvan piirissä olevat solmupisteet väreillä merkittynä.

Piirianalyysissä analysoitavien virtapiirien osia ovat muun muassa solmupisteistä ja haaroista.^[3][4] Solmupisteet ovat virtapiirin osia, joissa virtapiirin haarat liittyvät yhteen, ja haaran muodostaa jokin sarjaan kytketty komponentti.^[3][5] Solmupisteiden välillä ei koskaan ole oikosulkua.^[5][4]

Piirissä esiintyvät elementit voidaan jakaa passiivisiin tai aktiivisiin elementteihin.^[6][7] Passiivisia elementtejä ovat muun muassa tehoa kuluttavat elementit, kuten vastukset tai kondensaattorit, kun taas aktiivisia elementtejä ovat tehoa tuottavat elementit, esimerkiksi jännite- tai virtalähteet.^[6][7]

Piirianalyysin menetelmät ja perusteet

Piirianalyysissa keskeisiä asioita ja menetelmiä ovat muun muassa:^[8]

• Ohmin laki^[9][10][11]
• Sarjaan- ja rinnankytkentä^[12][13]
• Kirchhoffin virtalaki^[3][14]
• Kirchhoffin jännitelaki^[3][14]
• Solmumenetelmä^[15]
• Kerrostamismenetelmä^[3][16]
• Theveninin menetelmä^[17][18]
• Nortonin menetelmä^[17][18]
• Jännitteen- ja virranjakosääntö^[3][19]
• Silmukkamenetelmä^[3][18]
• Solmumenetelmä^[3]