节点分析法
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§2-2节点(电压)分析法1.为什么要引入节点(电压)分析法目的:2.什么是节点(电压)分析法3.参考节点4.节点(电压)分析法具体步骤5.特殊情况使用支路分析法时,独立方程数目与支路数相等,当电路的支路数很多而节点较少时,使用支路分析法仍要解很多方程,是否有办法可使方程数减少呢?一、引入2、目的:1、原因:减少电路方程的数目。
3、如何实现?二、节点分析法1.指导思想:用未知的节点电压代替未知的支路电压来建立电路方程。
2.节点电压:独立节点对非独立(参考)节点的电压。
对于有n个节点的电路,只有(n-1)个独立的节点。
3.节点分析法:用KCL建立节点电流方程,然后用节点电压去表示支路电流,最后求解节电电压的方法。
注意:这里“节点”的含义(1)从节点出发(KCL),(2)用节电电压作变量①选参考节点;标出各支路电流参考方向和节点电压。
②对独立节点列节电电流方程[(n-1)个]。
③通过KVL和元件特性用节点电压表示支路电流。
④将以节点电压表示的支路电流代入步骤(2)中的节点方程,整理后可得以节点电压为变量的规范化的电路方程。
三、具体步骤和注意事项:1.解题步骤R4i4例说明:⎧u u 111111其它量类似。
当支路含有电流源时,该支路等效电流源就是电流源本身;当支路含有的是有伴电压源时,该支路等效电流源大小为电压源与该支路电导的乘积,方向与电压源为非关联。
有伴电压源支路等效电流源与该支路电流不同(等效电流源只是该支路电流的一部分)。
等效电流源:注意:G kk —是连接到节点k 的各支路电导的总和,称为节点k 的自电导,总为“+”。
G kj —是联接节点k 和节点j 的各支路电导之和的“-”值,称为节点i 和节点j 的互电导。
I Sk —是流入节点k 的各等效电流源电流的代数和(流入为“+”,流出为“—”)。
I Sk =i S1+…+i Sj +…其中:对于任何具有n个独立节点的电路,有n个方程且每个节点方程可由下述方程描述:自导×本节点电压+∑互导×相邻节点电压=∑(±电压源×该支路电导)+∑±电流源 具体为,对第k个独立节点,节点方程为:节点k :G k1u 1+…+G kk u k +…+G kn u n =I S k2、注意事项1)各支路中的电导应该是该支路中的总电导。
节点分析法1、结点分析方程【结点电位】在有n个结点的电路中,任选一个结点为参考结点,其余各结点至参考结点的电压称为该结点的结点电位。
【结点分析法】以结点电位为待求变量,将各支路电流用结点电位表示,列写除了参考结点以外其他所有结点的KCL 方程,求得结点电位后再确定其他变量的电路分析方法,称为结点分析法,简称结点分析法。
【结点分析方程的列写步骤】(1)选取参考结点,假定其余n-1个独立结点的结点电位。
(2)列写n-1个独立结点的KCL方程,方程中的各支路电流用结点电位表示。
(3)求解方程,得到结点电位。
(4)通过结点电位确定其他变量。
【例3-1-1】对图3-1-1所示电路列写结点方程。
解:设结点④为参考结点,并令独立结点①、②、③电压分别设为、、。
分别列写结点①、②、③的KCL方程如下。
为得到以结点电位为未知变量的电路方程,用结点电位表示各支路电流,即有将上述各式代入KCL方程,得到结点方程整理得【结点自电导】矩阵中对角线元素是与结点①所有相联支路电导之和,对角线元素,分别是结点②、③的所有相联支路电导之和。
对角线元素称为结点自电导。
【结点互电导】非对角线元素,如第一行、第二列元素,是结点①、②之间公共支路电导之和的负值,其余非对角线元素也满足相似的规律,称为结点互电导。
【结点等效电流源】等式右边是流入各结点的电流源,包括电压源通过戴维宁支路变换为诺顿支路所得的等效电流源,之电流的代数和,流入结点取正值,反之取负值。
2、结点方程的视察列写【结点方程的一般形式】对具有n个结点的电路,其结点方程可写为如下矩阵形式:或写成矩阵形式其中:结点自电导=与结点i相联的所有支路电导之和,恒是为正值。
结点互电导=结点k、j之间公共支路的电导之和的负值,对于不含受控电源的电路,结点互电导恒是为负值或为零。
结点等效电流源=结点i相联的电流源、包括由电压源等效转换而来的电流源之电流的代数和,流入结点取正值,反之取负值。