5支路电流法和回路电流法ppt课件

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1、9/18/20241电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲电子信息科学与技术专业9/18/20242电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲一、一、KCLKCL和和KVLKVL的独立方程数的独立方程数1.KCL1.KCL的独立方程数的独立方程数654321432114324123 0 结论结论n n个结点的电路个结点的电路, , 独立的独立的KCLKC

2、L方程为方程为n-1n-1个。个。下 页返 回9/18/20243电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲2.KVL2.KVL的独立方程数的独立方程数KVL的独立方程数的独立方程数=基本回路数基本回路数=b(n1)结结论论n n个结点、个结点、b b条支路的电路条支路的电路, , 独立的独立的KCLKCL和和KVLKVL方程数为：方程数为：下 页上 页返 回9/18/20244电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息

3、科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲二、支路电流法二、支路电流法对于有对于有n个节点、个节点、b条支路的电路，要求解支路电流条支路的电路，要求解支路电流,未未知量共有知量共有b个。只要列出个。只要列出b个独立的电路个独立的电路方程，便可以求解这方程，便可以求解这b个变量。个变量。以各支路电流为未知量列写电路方以各支路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。程分析电路的方法。1. 1. 支路电流法支路电流法2. 2. 独立方程的列写独立方程的列写（1从电路的从电路的n个结点中任意选择个结点中任意选择n-1个结点列写个结点列写KCL方程方程（2选择基本回路列写选择基本回

4、路列写b-(n-1)个个KVL方程方程下 页上 页返 回9/18/20245电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲R1R2R3R4R5R6+i2i3i4i1i5i6uS1234例例132有有6个支路电流，需列写个支路电流，需列写6个方程。个方程。KCL方程方程:取网孔为基本回路，沿顺时取网孔为基本回路，沿顺时针方向绕行列针方向绕行列KVL写方程写方程:结合元件特性消去支路电压得：结合元件特性消去支路电压得：回路回路1回路回路2回路回路3123下 页上 页返 回9/18/2

5、0246电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲支路电流法的一般步骤：支路电流法的一般步骤：(1) (1) 标定各支路电流电压的参考方向；标定各支路电流电压的参考方向；(2) (2) 选定选定(n(n1)1)个节点，列写其个节点，列写其KCLKCL方程；方程；(3) (3) 选定选定b b(n(n1)1)个独立回路，列写其个独立回路，列写其KVLKVL方程；方程； ( (元件特性代入元件特性代入) )(4) (4) 求解上述方程，得到求解上述方程，得到b b个支路电流；个支

6、路电流；(5) (5) 进一步计算支路电压和进行其它分析。进一步计算支路电压和进行其它分析。支路电流法的特点：支路电流法的特点：支支路路法法列列写写的的是是 KCLKCL和和KVLKVL方方程程， 所所以以方方程程列列写写方方便便、直直观观，但但方方程程数数较较多多，宜宜于于在在支支路路数数不不多多的的情情况下使用。况下使用。下 页上 页返 回9/18/20247电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲例例1.1.节点节点a a：I1I1I2+I3=0I2+I3=0(1)

7、n1=1个个KCL方程：方程：求各支路电流及电压源各自发出的功率。求各支路电流及电压源各自发出的功率。解解(2) b( n1)=2个个KVL方程：方程：11I2+7I3= 6 U= US7I111I2=70-6=641270V6V7 ba+I1I3I27 11 下 页上 页返 回9/18/20248电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲例例2.2.节点节点a a：I1I1I2+I3=0I2+I3=0(1) n1=1个个KCL方程：方程：列写支路电流方程列写支路电流方程.(

8、电路中含有理想电流源）电路中含有理想电流源）解解1.1.(2) b( n1)=2个个KVL方程：方程：11I2+7I3= U7I111I2=70-Ua1270V6A7 b+I1I3I27 11 增补方程：增补方程：I2=6AI2=6A+ +U U_ _1解解2.2.70V6A7 b+I1I3I27 11 a由于由于I2I2已知，故只列写两个方程已知，故只列写两个方程节点节点a a：I1+I3=6I1+I3=6避开电流源支路取回路：避开电流源支路取回路：7I17I3=70下 页上 页返 回9/18/20249电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分

9、析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲例例3.3.节点节点a a：I1I1I2+I3=0I2+I3=0列写支路电流方程列写支路电流方程.(电路中含有受控源）电路中含有受控源）解解11I2+7I3= 5U7I111I2=70-5U增补方程：增补方程：U=7I3U=7I3a1270V7 b+I1I3I27 11 + +5U5U_ _+U_有受控源的电路，方程列写分两步：有受控源的电路，方程列写分两步：(1) (1) 先将受控源看作独立源列方程；先将受控源看作独立源列方程；(2) (2) 将将控控制制量量用用未未知知量量表表示示，并并代代入入(1)(1)中中所所列

10、列的的方程，消去中间变量。方程，消去中间变量。下 页上 页返 回9/18/202410电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲三、回路电流法三、回路电流法l基本思想基本思想为为减减少少未未知知量量( (方方程程) )的的个个数数，假假想想每每个个回回路路中中有有一一个个回回路路电电流流。各各支支路路电电流流可可用用回回路路电电流流的的线性组合表示。来求得电路的解。线性组合表示。来求得电路的解。1.1.回路电流法回路电流法以基本回路中的回路电流为未知量以基本回路中的回路电流为

11、未知量列写电路方程分析电路的方法。当列写电路方程分析电路的方法。当取网孔电流为未知量时，称网孔法取网孔电流为未知量时，称网孔法i1i3uS1uS2R1R2R3ba+i2il1il2独独立立回回路路为为2 2。选选图图示示的的两两个个独独立立回路，支路电流可表示为：回路，支路电流可表示为：下 页上 页返 回9/18/202411电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲回路电流在独立回路中是闭合的，对每个相关节点均流进一回路电流在独立回路中是闭合的，对每个相关节点均流进一次，流

12、出一次，所以次，流出一次，所以KCLKCL自动满足。因此回路电流法是对独立回自动满足。因此回路电流法是对独立回路列写路列写KVLKVL方程，方程数为：方程，方程数为：l列写的方程列写的方程与与支支路路电电流流法法相相比比，方程数减少方程数减少n-1n-1个。个。回路回路1 1：R1 il1+R2(il1- il2)-uS1+uS2=0R1 il1+R2(il1- il2)-uS1+uS2=0回路回路2 2：R2(il2- il1)+ R3 il2 -R2(il2- il1)+ R3 il2 -uS2=0uS2=0整理得：整理得：(R1+ R2) il1-R2il2=uS1-uS2- R2il1

13、+ (R2 +R3) il2 - R2il1+ (R2 +R3) il2 =uS2=uS2i1i3uS1uS2R1R2R3ba+i2il1il22. 2. 方程的列写方程的列写下 页上 页返 回9/18/202412电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲R11=R1+R2 回路回路1的自电阻。等于回路的自电阻。等于回路1中所有电阻之和。中所有电阻之和。观察可以看出如下规律：观察可以看出如下规律：R22=R2+R3 回路回路2的自电阻。等于回路的自电阻。等于回路2中所有电阻

14、之和。中所有电阻之和。自电阻总为正。自电阻总为正。R12= R21= R2 回路回路1、回路、回路2之间的互电阻。之间的互电阻。当两个回路电流流过相关支路方向相同时，互电阻取当两个回路电流流过相关支路方向相同时，互电阻取正号；否则为负号。正号；否则为负号。ul1= uS1-uS2 回路回路1中所有电压源电压的代数和。中所有电压源电压的代数和。ul2= uS2 回路回路2中所有电压源电压的代数和。中所有电压源电压的代数和。当当电电压压源源电电压压方方向向与与该该回回路路方方向向一一致致时时，取取负负号号；反反之之取正号。取正号。下 页上 页返 回9/18/202413电子信息科学与技术专业电路分

15、析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲R11il1+R12il2=uSl1R12il1+R22il2=uSl2由此得标准形式的方程：由此得标准形式的方程：对于具有对于具有 l=b-(n-1) l=b-(n-1) 个回路的电路，有个回路的电路，有: :其中其中:Rjk:Rjk:互电阻互电阻+ : + : 流过互阻的两个回路电流方向相流过互阻的两个回路电流方向相同同- : - : 流过互阻的两个回路电流方向相流过互阻的两个回路电流方向相反反0 : 0 : 无关无关R11il1+R12il1+ +R1l

16、ill=uSl1 R21il1+R22il1+ +R2l ill=uSl2Rl1il1+Rl2il1+ +Rll ill=uSllRkk:Rkk:自电阻自电阻( (为正为正) )下 页上 页返 回9/18/202414电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲例例1.1.用回路电流法求解电流用回路电流法求解电流 i. i.解解1 1独立回路有三个，选网孔为独立回路：独立回路有三个，选网孔为独立回路：i1i3i2（1 1不含受控源的线性网络不含受控源的线性网络 Rjk=Rkj

17、, Rjk=Rkj , 系数矩阵为对称阵。系数矩阵为对称阵。（2 2当网孔电流均取顺或逆当网孔电流均取顺或逆) )时时 针方向时，针方向时，RjkRjk均为负。均为负。说明说明RSR5R4R3R1R2US+_i下 页上 页返 回9/18/202415电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲RSR5R4R3R1R2US+_i解解2 2只让一个回路电流经过只让一个回路电流经过R5R5支路支路i1i3i2特点特点（1 1减少计算量减少计算量（2 2互有电阻的识别难度加互有电阻的识

18、别难度加 大，易遗漏互有电阻大，易遗漏互有电阻下 页上 页返 回9/18/202416电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲回路法的一般步骤：回路法的一般步骤：(1) (1) 选定选定l=b-(n-1)l=b-(n-1)个独立回路，并确定其绕行方向；个独立回路，并确定其绕行方向；(2) (2) 对对l l 个独立回路，以回路电流为未知量，列写其个独立回路，以回路电流为未知量，列写其KVLKVL方程；方程；(3) (3) 求解上述方程，得到求解上述方程，得到l l 个回路电

19、流；个回路电流；(5) (5) 其它分析。其它分析。(4) (4) 求各支路电流求各支路电流( (用回路电流表示用回路电流表示) )；下 页上 页返 回9/18/202417电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲3.3.理想电流源支路的处理理想电流源支路的处理l 引入电流源电压，增加回路电流和电流源电流的关系方程。引入电流源电压，增加回路电流和电流源电流的关系方程。例例RSR4R3R1R2US+_iSU_+i1i3i2电流源看作电电流源看作电压源列方程压源列方程增补方程：

20、增补方程：下 页上 页返 回9/18/202418电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲l 选取独立回路，使理想电流源支路仅仅属于一个回路选取独立回路，使理想电流源支路仅仅属于一个回路, , l 该回路电流即该回路电流即 IS IS 。RSR4R3R1R2US+_iSi1i3i2例例为已知电流，实际减少了一方程为已知电流，实际减少了一方程下 页上 页返 回9/18/202419电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信

21、息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲l 与电阻并联的电流源，可做电源等效变换与电阻并联的电流源，可做电源等效变换IRIS转换转换+_RISIR4.4.受控电源支路的处理受控电源支路的处理 对对含含有有受受控控电电源源支支路路的的电电路路，可可先先把把受受控控源源看看作作独独立立电电源源按按上上述述方方法法列列方方程程，再再将将控控制制量量用用回回路路电流表示。电流表示。下 页上 页返 回9/18/202420电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平

22、主讲例例RSR4R3R1R2US+_5U_+_+Ui1i3i2受控电压源看受控电压源看作独立电压源作独立电压源列方程列方程增补方程：增补方程：下 页上 页返 回9/18/202421电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲例例列回路电流方程列回路电流方程解解1 1选网孔为独立回路选网孔为独立回路1432_+_+U2U3增补方程：增补方程：R1R4R5gU1R3R2 U1_+_U1iS下 页上 页返 回9/18/202422电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲解解2 2回路回路2 2选大回路选大回路增补方程：增补方程：R1R4R5gU1R3R2 U1_+_U1iS1432下 页上 页返 回9/18/202423电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析电子信息科学与技术专业电路分析 阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲阮许平主讲例例求电路中电压求电路中电压U U，电流，电流I I和电压源产生的功率。和电压源产生的功率。4V3A2 +IU3 1 2A2Ai1i4i2i3解解上 页返 回