第3章 网孔分析法和节点分析法
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课题8:支路电流法、网孔电流法和节点电压法课型:讲授教学目的:(1)利用支路电流法求解复杂直流电路(2)利用网孔电流法求解支路数目较多的电路。
(3)利用节点电压法求解节点较少而网孔较多的电路重点、难点:重点:支路电流法、网孔电流法、节点电压法求解复杂直流电路难点:列方程过程中电压、电流参考方向及符号的确定。
教学分析:本节主要还是在巩固基尔霍夫定律的基础上,利用实例分析支路电流法、网孔电流法、节点电压法并将其用于实践案例中。
复习、提问:(1)节点的概念和判别?(2)网孔的概念和判别?教学过程:导入:求解复杂电路的方法有多种,我们可以根据不同电路特点,选用不同的方法去求解。
其中最基本、最直观、手工求解最常用的就是支路电流法。
一、支路电流法利用支路电流法解题的步骤:(1)任意标定各支路电流的参考方向和网孔绕行方向。
(2)用基尔霍夫电流定律列出节点电流方程。
有n个节点,就可以列出n-1个独立电流方程。
(3)用基尔霍夫电压定律列出L=b-(n-1)个网孔方程。
说明:L指的是网孔数,b指是支路数,n指的是节点数。
(4)代入已知数据求解方程组,确定各支路电流及方向。
例1试用支路电流法求图1中的两台直流发电机并联电路中的负载电流I及每台发电机的输出电流I1、和I2。
已知:R1=1Ω,R2=0.6Ω,R=24Ω,E1=130V,E2=117V。
解:(1)假设各支路电流的参考方向和网孔绕行方向如图示。
图1(2)根据KCL,列节点电流方程该电路有A、B两个节点,故只能列一个节点电流方程。
对于节点A有:I1+I2=I ①(3)列网孔电压方程该电路中共有二个网孔,分别对左、右两个网孔列电压方程:I1R1-I2R2+E2-E1=0 ②(沿回路循行方向的电压降之和为零,如果在I R+I2R2-E2=0 ③该循行方向上电压升高则取负号)(4)联立方程①②③,代入已知条件,可得:-I1-I2+I=0I1-0.6I2=130-1170.6I2+24I=117解得各支路电流为:I1=10A I2=-5A I=5A从计算结果,可以看出发电机E1输出10A的电流,发电机E2输出-5A的电流,负载电流为5A。
第三章电阻电路的一般分析本章内容:1.电路的图及KCL和KVL独立方程数 2.支路分析法3.网孔分析法4.回路电流法5.结点分析法本章重点:主要学习电阻电路的方程建立及一般分析方法(支路分析法、网孔分析法、节点分析法、回路分析法。
其中,支路分析法是最基本的方法)。
本章难点:独立回路数的确定, 回路分析法及节点分析法.§3-1 电路的图本节介绍有关图论的初步知识,学习应用图的方法选择电路方程的独立变量一、电路的图(G)数学上的图:是边(支路)和顶点(结点)的集合,每一条边都连到相应的顶点上,边是抽象的线段,当移去边时,顶点保留,当移去顶点时,应将顶点所连的支路移走。
1.电路的图(连通图G):是将支路画成的抽象线段形成的节点和支路的集合,结点相对于数学图的顶点,支路相当于数学图中的边。
支路是实体。
KVL和KCL 与元件的性质无关,故可用图讨论其方程。
2.无向图:画出的没有方向的图为无向图3.有向图:画出的有方向的图为有向图4.连通图:任意两个结点之间至少有一条支路或路径时的图为连通图。
二、电路的图的画法(有几种,其中简便的画法)1.一般将电阻和电压源串联的组合,电阻和电流源并联的组合看成一条支路, 将流过同一个电流的每一个分支看成一条支路。
如(b)2.指定电流和电压的参考方向,一般选关联参考方向。
如图(c)(a) (b) (c)§3-2 KCL和KVL的独立方程数一、KCL的独立方程数(n个结点电路,KCL的独立方程是n-1个)将电路的有向图,结点和支路加以编号,如下图,对结点①②③④列写KCL 方程有由于每条支路与两个结点相联,其电流从一个节点流出,从另一个结点流入,一正,一负(从表达式可见),将上面4个方程相加,等式两边为0,说明4个方程不是独立的;将上面3个方程相加,等式两边不为0,说明3个方程是独立的。
可见,n个结点电路,n-1个结点的KCL方程是独立的一、KVL的独立方程数(b条支路,n个结点,KVL为b-(n-1)个)KVL的独立方程数等于独立回路数独立回路数等于基本回路数,回路与支路的方向无关,以无向图讨论。