电路的结构多种多样,凡不能用电阻串并联等效变换化简的电路,一般都称为复杂电路。支路电流法是分析计算复杂电路的一种最基本的方法,它是以支路电流为未知量,根据基尔霍夫电流定律和电压定律分别对节点和回路列出所需要的方程,而后联立方程,解出支路电流的方法。以如图1.31所示直流电路为例来说明支路电流法的应用。在此电路中,节点数n=2,支路数b=3,故共需列出三个独立方程来求解三条支路上的电流。电动势和电流的参考方向如图中所示,回路绕行方向为顺时针方向。
图1.31 支路电流法
因电路中的独立节点只有一个,故只对其中一个应用基尔霍夫电流定律即可,对节点a有
I1+I2-I3=0
又因共需三个方程才行,所以,需应用基尔霍夫电压定律列出其余两个方程,通常可取独立回路(网孔)列出。
对回路abca有
US1=I1R1+I3R3
对回路abda有
US2=I2R2+I3R3
联立以上三式,即可求出支路电流I1、I2和I3。
通过上述分析可知,应用支路电流法求解的步骤(假设电路中有n个节点,b条支路)为:
(1)标定各支路电流的参考方向及回路绕行方向。
(2)应用基尔霍夫电流定律列出n-1个节点电流方程。(www.xing528.com)
(3)应用基尔霍夫电压定律列出b-(n-1)个回路电压方程,通常选择独立回路。
(4)联立方程,求解各支路电流。
例1.6 如图1.32所示,试求电路中的U1和I2。
图1.32 例1.6图
解:该电路中有4个节点和6条支路,规定I、I1、I2、I3、I4和U1的参考方向如图1.32所示,独立回路的绕行方向为顺时针方向。根据基尔霍夫电流定律和电压定律可列出以下方程:
对节点a -I1-I2+0.5=0
对节点b I1+I-I3=0
对节点c I2-I-I4=0
对回路1 -20I1+U1-20I3=0
对回路2 20I2+30I4-U1=0
对回路3 20I3-30I4-20=0
联立方程,解得
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