网孔法
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网孔分析法及节点分析法概述概述网孔分析法和节点分析法是电路分析中常用的两种方法,用于求解复杂电路中的电流和电压。
本文将对这两种方法进行概述,并介绍它们的应用范围和优缺点。
一、网孔分析法网孔分析法,也称为基尔霍夫第二定律法,通过应用基尔霍夫定律来分析电路中的电流和电压。
该方法基于电流的守恒定律和电压的环路定律。
1. 应用范围网孔分析法适用于回路数较少且每条支路中包含较多元件的电路。
它将电路拆分为若干个网孔,每个网孔中的电流可以通过基尔霍夫定律来求解。
这种方法在使用电流源或需要求解电路中的电流时非常有效。
2. 求解步骤网孔分析法的求解步骤如下:1) 选择合适的回路方向,并给每个回路方向标记正向箭头。
2) 为每个网孔选择一个未知电流作为变量,并为其标记符号。
3) 列出每个网孔中基尔霍夫定律的方程。
4) 根据基尔霍夫定律的方程组,解出未知电流的值。
5) 利用欧姆定律和基尔霍夫定律,求解电路中的电压和电流。
3. 优缺点网孔分析法的优点在于能够简化复杂电路的分析过程,将电路分解为多个小型网孔进行分析,提高了计算的精确性。
然而,该方法对于回路较多且元件较少的电路并不适用,因为这样的电路更适合使用节点分析法来求解。
二、节点分析法节点分析法,也称为基尔霍夫第一定律法,通过应用基尔霍夫定律来分析电路中的电流和电压。
该方法基于电压的守恒定律和电流的汇聚定律。
1. 应用范围节点分析法适用于回路数较多且每个节点连接的支路数较多的电路。
它将电路拆分为若干个节点,通过节点电流和基尔霍夫定律来求解电路中的电压和电流。
该方法在使用电压源或需要求解电路中的电压时非常有效。
2. 求解步骤节点分析法的求解步骤如下:1) 选择一个节点为参考节点,将其电位定义为零。
2) 为每个节点选择一个未知电流作为变量,并为其标记符号。
3) 列出每个节点处的基尔霍夫定律方程。
4) 根据基尔霍夫定律的方程组,解出未知电流的值。
5) 利用欧姆定律和基尔霍夫定律,求解电路中的电压和电流。
支路电流法和网孔法1、支路电流法以支路电流为未知量,根据KVL和KCL列方程求解的方法。
在支路电流法中,结合KVL和欧姆定律,可得KVL的另一种形式为:方程左边描述回路所有电阻上电压降,即电阻上电压与回路绕行方向一致,前面取“+”,相反,前面取“–”。
方程右边描述回路所有电压源的电压升,即电压源的电压与回路绕行方向一致,前面取“–”,相反,前面取“+”。
2、支路电流法分析电路的步骤1)选定各支路的参考方向;2)根据KCL对(n-1)个独立结点列出方程;3)选取(b-n+1)个独立回路,指定回路的绕向,根据对选出的回路列方程。
3、网孔电流法网孔电流法是以网孔电流为未知量,根据KVL列方程求解分析电路的方法。
网孔法仅适用于平面电路。
4、回路电流法回路电流法是以回路电流为未知量,根据KVL列方程求解分析电路的方法。
根据所求得的回路电流可求出电路各个支路电流;在此基础上,根据欧姆定律,可求出支路电压;同时可以根据所求的支路电压和电流,求出任一元件的功率,达到用回路电流法分析电路的目的。
网孔电流法是回路电流法的特例。
5、回路电流法的一般分析方法对于一个具有n个结点,b条支路的电路,它的独立回路数为l=b-n+1个。
假设l个独立回路的假想回路电流,可得回路电流方程的一般形式为:其中,,…,是各回路的所有电阻之和,叫自阻,为正。
,,…,是各回路之间的互阻,(),即系数矩阵的行列式对称。
的绝对值为第k个回路和j个回路之间公共支路电阻之和,当这两个回路的假想回路电流在公共支路之间同向时,为“+”,相反,为“–”;当两个回路之间无共有电阻时,则相应的互阻为零。
,,…,为各个回路电压源的代数和。
网孔电流法网孔电流法又称为基尔霍夫第二定律法则,是用于分析、计算复杂电路中电流和电势差的一种经典方法。
该方法基于基尔霍夫电路定律,即电路中任意一点的电流之和为零,电势差沿任意闭合回路为零。
网孔电流法的原理是将电路分解成多个网孔,然后在每个网孔内通过“电流-电势差”关系式求解电流。
这种方法通常适用于复杂的电路,例如由多个电路元件、电路节点和电源组成的复杂电路。
网孔电流法可以简化电路分析,减少计算量并且有助于更快地找到电路中的错误。
在使用网孔电流法时,需要遵循以下步骤:1.将电路分解成多个网孔。
每个网孔是电路中的一个闭合回路,其内部没有其他闭合回路。
2.为每个网孔引入一个标记电流方向。
该方向可以顺时针或逆时针旋转,但应保持一致。
3.对于每一个网孔,根据基尔霍夫第二定律,编写线性方程式。
这些方程式使用网孔电流和电势差来描述电路内部的各个元件。
4.将线性方程式放到矩阵中,并使用高斯消元法或矩阵拓扑分析法求解未知电流。
5.用所求得的电流值,计算电路中的其他电参数,如电势差、功率等。
例如下图所示是一个具有三个元件的电路,其使用基尔霍夫定律和欧姆定律很难直接求解其电流和电势差。
但是,如果使用网孔电流法,可以将电路分解成两个网孔,分别计算其电流和电势差。
\begin{figure}[ht]\centering\includegraphics[width=5cm]{circuit.png}\caption{电路示意图}\end{figure}网孔1的标记电流方向为顺时针方向,可以得到以下方程式:$$(R_1+R_2)I_1-R_2I_2 = V_1$$由此计算得到各个元件的电流值,进而计算电势差和功率。
电路分析基础
150706/07/08班使用办公室:伍舜德楼503
串并联电路的分析梯形网络2016/10/122
受控源负载效应惠斯通电路复习
分析方法网孔分析法12016/10/123含有电流源的网孔分析法2
含有电压源的节点分析法4
节点分析法3
星形-三角形转换5
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电路理论的基本定律:欧姆定律基尔霍夫定律网孔分析法(mesh analysis):----基尔霍夫电压定律(KVL )----求解未知电流
引言
2016/10/1213
节点分析法(nodal analysis):----基尔霍夫电流定律(KCL )----求解未知电压任何线性电路都可以用以上两种方法解决。
网孔分析法:仅适用于平面电路(planar)。
所谓平面电路是指没有交叉支路相互连接的电路,可以画在一
个平面上
网孔分析法
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重画电路
非平面电路(nonplanar)。
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网孔电流(mesh current)
流经网孔的电流。
网孔电流并不一定对应于任何实际流经
电路的课测量的物理电流。
网孔分析法采用KVL 求出给定电路的网孔电流的方法,又称为回路分析法网孔:内部不包含任何其他回路的一条回路。
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网孔分析法的三个步骤
1.定义n个网孔电流i 1, i 2,… i n
2.对n个网孔分别应用KVL ,并根据欧姆定律用网孔电流表示
各个电压;3.求解n 个联立方程,得到网孔电流
3.求解n 个联立方程得到网孔电流
2016/10/1217 2
2321312322212313121311100V i R R i R i i R V i R V i R i R R i i R i R V 1.定义2个网孔电流i 1, i 2方向为顺时针2.对2个网孔分别应用KVL ,并根据欧姆定律用网孔电流表示
各个电压;
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2
23213123131V i R R i R V i R i R R 写成矩阵形式 2121323331V V i i R R R R R R
N N NN N N N N v v v i i i R R R R R R R R R 2121212222111211V RI 2016/10/1219
•R kk 为网孔K中各电阻之和•R jk =R kj 为网孔K 和网孔J 公共电阻之和的相反数,且j k •i k 为网孔K中顺时针方向的未知网孔电流•V k 为网孔K中沿顺时针方向的所有独立电压源的代•数和,以电压升为正;
3
21I I I
电路如图所示,求电流2016/10/1220课堂练习
答案:1A 1A 0A
3
21I I I
电路如图所示,求电流2016/10/1221
课后练习
答案:0.667A 0A
Figure 7.133
21I I I
电路如图所示,求电流
2016/10/1222
课后练习
答案:1.2564A 0.3333A 0.0256A i0=0.9231A
Figure 7.140
I
电路如图所示,求电流
2016/10/1223
课后练习
答案:1.667A
Figure 7.152
1I I
电路如图所示,求电流2016/10/12
24
答案:0.8A -0.9A
Figure 7.160
V
电路如图所示,求电流2016/10/1225
课后练习
答案:2.4v
含有电流源的网孔分析法
情况一电流源仅存在一个网孔中
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情况二
电流源存在于两个网孔之间
2016/10/1227超网孔:将电流源和与之串联的元件去除后,得到一个超网孔。
当两个网孔之间存在一个电流源(受控源或者独立源)时,会产生一个超网孔
2016/10/1228
2016/10/1229
节点分析法
节点分析法采用KCL 求出给定电路的节点电压的方法节点分析法的三个步骤2016/10/12301.选取一个节点作为参考节点,为其余N-1个节点分配电压。
这些电压均为相对于参考节点的电位2. 对n-1各非参考节点分别应用KCL列出方程,用欧姆定律将
各支路电流用节点电压来表示(不要对参考节点用KCL )3.求解得到的线性方程组从而求得未知的节点电压。
1-n 20.......V V V
2121I I I I s s 322I I I s
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31。