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支路电流法

二、现以图1为例说明支路电流法的解题步骤
任意设置各支路电流的参考方向(一条支路上只有一个电流)和网孔回路的绕行方向(如图1示)。

图1
1)、根据基尔霍夫电流定律(∑I=0)列独立的节点电流方程。

如果电路有2个节点,则只能列出1个独立的方程式。

如果电路有n个节点,则只能列出(n-1)个独立的方程式。

对于图中的节点B,其电流为I1+I2 =I3 (1)
2)、根据基尔霍夫第二定律(∑u=0)列不足的回路电压方程。

上图1中共有三个未知电流,但只能列出1个独立的节点电流方程式,还要再列出两个独立的回路电压方程式,电路才能求解。

为保证回路的独立,每次所取的回路须含有一个新支路(即其他方程式中没有利用过的支路),则此回路电压方程式就是独立的,因此,我们一般选择网孔来列方程。

在列回路电压方程式时,可先标出各元件电阻两端电压的正、负极极性(如图2示)。

在用式∑u=0时,各段电压的正、负号是这样规定的:如果在绕行过程中从元件的正极点到负极点,此项电压便是正的;反之从元件的负极点绕到正极点,此项电压则是负的(简言之,“先遇正得正,先遇负得负”)。

例如图2中的两个网孔,沿图示绕行方向,根据∑u=0,得
R1I1-I2R2+Us2-Us1=0 (2)
I2R2+I3R3=Us2 (3)
1、解联立方程组。

若已知E1,E2,R1,R2,R3,把这些已知数据代入(1)、(2)、(3)式中,得
I1+I2-I3=0 (1)
E1-E2=R1I1-I2R2 (2)
E2=R2I2+R3I3 (3)
I1= I2= I3=
若为正值,电流实际方向与标明的参考方向相同;若为负值,电流的实际方向与标明的参考方向相反。

[例题1] 图所示电路中,已知电阻R1=5Ω,R2=10 Ω,R3=15Ω,E1=180v,E2=80v,求各支路电流
解:
(1) 设各支路电流参考方向、回路绕行方向如上图。

(2)利用KCL对节点A列写电流方程式得:
I1+I2=I3(1)
(3)利用KVL对回路列写电压方程式:
(4)对回路ⅠE1= I1R1+I3R3 (2)
(5)对回路ⅡE2=I2R2+I3R3 (3)
(6)联立方程组,求出各支路电流
I1+I2=I3 (1)
E1=I1R1+I3R3 (2)
E2=I2R2+I3R3(3)
代入参数I1+I2-I3 =0
180=5I1+15I3
80=10I2+15I3
解联立方程可得:I1=12A,I2=-4A,I3=8A 求得结果中I1和I3是正值,说明电流的实际方向与参考方向是一致,I2为负值,说明电流的方向和实际方向是反向的。

课堂巩固:
* 1用支路电流法解复杂直流电路时,应先列出个节点电流方程,然后再列出个回路电压方程(假设电路有B条支路,n个节点,且b>n)。

* 2电路如图所示,(列出用支路电流法求解各支路电流的方程组)已知,电路R1,R2,R3,US1,US2,求根据KCl,KVL定律,列出方程组
课堂小结:1、了解支路电流法解题适用范围2、熟练掌握基尔霍夫定律分析电路的方法3、运用支路电流法来分析基本电路
布置作业
在图6所示的电路中,已知E1=18V,E2=9V,R1=R2=1Ω,R3=4Ω,试用支路电流法求各支
路的电流。

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