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文档之家› 第三章 电阻电路的一般分析方法
第三章 电阻电路的一般分析方法
求解以上方程即可得各支路电流。
解法2:
由于支路电流I2已知,故只需列写两个方程:
(1)对结点a列KCL方程:–I1–6+I3=0;
(2)避开电流源支路取回路,如图3.1.1选大回路,列KVL方程:7I1–7I3=70。
【例题2】:支路电流法中,含有受控电源的处理。本例说明对含有受控源的电路,方程列写需分两步:(1)先将受控源看作独立源列方程;(2)将控制量用支路电流表示,并代入所列的方程,消去控制变量。
A. 2 VB. 2.4 VC. VD. 6 V
(a) (b)
图3.6
【题2】:试用支路电流法求解图3.7所示电路各支路的电流I1、I2、I3、I4。
图3.7
【题3】:试用网孔分析法求图3.8所示电路中的网孔电流 。
图3.8
【题4】:试用网孔分析法求图3.9所示电路中 电阻的功率。
图3.9
【题5】:已知电路的网孔方程为:
第三章电阻电路的一般分析方法
1.内容提要:
电路的一般分析是指方程分析法,它是以电路元件的约束特性(VCR)和电路的拓扑特性(KCL,KVL)为依据,建立以支路电流或回路电流,或结点电压为变量的电路方程组,从中解出所要求的电流、电压、功率等。方程分析法的特点是:⑴具有普遍适用性,即无论线性和非线性电路都适用;⑵具有系统性,表现在不改变电路结构,应用KCL、KVL,元件的VCR建立电路变量方程,方程的建立有一套固定不变的步骤和格式,便于编程和用计算机计算。
列写图3.2所示电路的支路电流方程(电路中含有受控源)。
图3.2
解:(1)对结点a列KCL方程:–I1–I2+I3=0;
(2)选两个网孔为独立回路,列KVL方程:
网孔1:7I1–11I2=70-5U;
网孔2:11I2+7I3=5U;
(3)由于受控源的控制量U是未知量பைடு நூலகம்需增补一个方程:U=7I3
(4)整理以上方程,消去控制量U
画出该电路的一种可能的结构形式。
【题6】:试用网孔分析法求图示电路中的电流 。
图3.10
【题7】:试求图3.11所示电路中的电流 及电压 。
图3.11
【题8】:试求图3.12所示电路中的支路电流 、 与 。
图3.12
【题9】:试用网孔分析法求图3.13所示电路中的电压 。
图3.13
【题10】:试用节点分析法求图3.14所示电路中的电压 。
选取独立回路,使理想电流源支路仅仅属于一个回路如图3.3.2所示,该回路电流等于IS。
回路电流方程为:
【例题4】:回路电流法中,含有受控电源和无伴理想电流源的处理。
列写图3.4所示电路的回路电流方程。
图3.4
解法1:选网孔为独立回路。
选网孔为独立回路如图3.4.1所示,设电流源和受控电流源两端的电压分别为U2和U3,则回路电流方程为:
回路1: ;
回路2: ;
回路3: ;
回路4: ;
方程中多出U1、U2和U3三个变量,需增补三个方程:
; ; 。
图3.4.1图3.4.2
解法2:电流源支路仅属于一个回路。
独立回路的选取如图3.4.2所示,回路方程为:
回路1: ;
回路2: ;
回路3:
回路4: ;
增补方程: ;
【例题5】:本题说明:在列写节点电压方程时需注意:(1)与电流源串接的电阻或其它元件不参与列方程;(2)支路中有多个电阻串联时,要先求出总电阻再列写方程。
列写图3.3中所示电路的回路电流方程(电路中含有无伴理想电流源)。
图3.3
解法1:选取网孔为独立回路。
选取网孔为独立回路如图3.3.1所示,引入电流源电压U,则回路方程为:
由于多出一个未知量U,需增补一个方程,即增加回路电流和电流源电流的关系方程: 。
图3.3.1图3.3.2
解法2:电流源支路仅属于一个回路。
图3.14
【题11】:所示电路的节点方程为:
_____________________、_______________________、
_____________________、_______________________。
图3.15
【题12】:图3.16所示电路中电流源功率 ___________W,并说明该电流源是供出还是吸收功率。
列写图3.1所示电路的支路电流方程(电路中含有理想电流源)。
图3.1图3.1.1解法2示意图
解法1:
(1)对结点a列KCL方程:–I1–I2+I3=0;
(2)选两个网孔为独立回路,设电流源两端电压为U,列KVL方程:
网孔1:7I1–11I2=70-U;
网孔2:11I2+7I3=U;
(3)由于多出一个未知量U,需增补一个方程:I2=6A。
–I1–I2+I3=0;
7I1–11I2–35I3=70;
11I2–28I3=0;
【例题3】:回路电流法中,含有受控电源和无伴理想电流源的处理。本题说明对含有无伴理想电流源的电路,回路电流方程的列写有两种方式:其一:引入电流源电压U,把电流源看作电压源列写方程,然后增补回路电流和电流源电流的关系方程,从而消去中间变量U。这种方法比较直观,但需增补方程,往往列写的方程数多。其二:使理想电流源支路仅仅属于一个回路,该回路电流等于已知的电流源电流IS。这种方法列写的方程数少。在一些有多个无伴电流源问题中,以上两种方法往往并用。
本章的重点是会用观察电路的方法,熟练应用支路法、回路法和结点电压法的“方程通式”写出支路电流方程、回路方程和结点电压方程,并加以解释。
2.重点和难点:
(1)各种分析方法其首要求解变量的确定;
(2)各种分析方法方程建立的依据,方程的列写;
(3)依据电路的特征选择适合的求解方法;
(4)电阻电路的一般分析方法分为两大类:以电流为变量、以电压为变量。
图3.16
【题13】:电路如图3.17所示,欲使 电阻的功率为零,求 值。
图3.17
【题14】:已知某电路的节点方程为:
⑴画出此电路的最简结构形式;
⑵证明节点2与节点3之间公共支路中的电流为零。
【题15】:已知某电路的节点方程为:
试画出该电路的一种可能的结构形式。
【题16】:试用节点分析法求解图3.20所示电路的电压 、 。
列写图3.5所示电路的结点电压方程。
图3.5
解:结点编号及参考结点的选取如图3.5所示,结点电压方程为:
结点1: ;
结点2:
结点3: ;
增补方程: ;
3、典型习题
【题1】:N0为无源线性电阻网络,工作状态如图3.6(a)所示,现将1—1,端口支路置换成图3.6(b)所示,则2—2,端口输出U2应为:答( )
以电流为变量:支路电流法;回路(网孔)电流法;割集电流法;
以电压为变量:支路电压法;节点电压法。
2、典型例题分析
【例题1】:支路电流法中,无伴理想电流源的处理。本例说明对含有理想电流源的电路,列写支路电流方程有两种方法,一是设电流源两端电压,把电流源看作电压源来列写方程,然后增补一个方程,即令电流源所在支路电流等于电流源的电流即可;另一方法是避开电流源所在支路列方程,把电流源所在支路的电流作为已知。
图3.20
【题17】:试求图3.21所示电路中 A时的 值。
图3.21
【题18】:试用节点分析法求图3.22所示电路中电流源两端的电压。
图3.22
【题19】:试用节点分析法求图3.23所示电路中的电压 及 。
图3.23