山东理工大学：《电路》课程教学资源（课件讲稿）第3章 电阻电路的一般分析

第三章电阻电路的一般分析 内容提要 1.电路图论的初步知识 2.线性电阻电路方程的建立方法 ①支路电流法 ②网孔电流法 ③回路电流法 ④结点电压法 2010年3月3日星期三

2010年3月3日星期三 1 第三章 电阻电路的一般分析 内容提要 1.电路图论的初步知识 2.线性电阻电路方程的建立方法 ①支路电流法 ②网孔电流法 ③回路电流法 ④结点电压法

利用等效变换逐步化简的方法对电阻 AE 电路进行分析，要改变电路的结构， 适用于一定结构形式的电路。 0 本章将要介绍的一些 ③解方程求电路变量。 普遍方法，一般不要 对线性电阻电路， 求改变电路的结构。 电路方程是一组线 ·分析步骤是 性代数方程。变量 ①选一组合适的电路变 较少时可以手工计 量（电流和/或电压）： 算，变量较多时可 以利用计算机作为 ②根据KCL和KVL以及 VCR建立该组变量的 辅助手段来分析。 独立方程组 2010年3月3日星期三 2

2010年3月3日星期三 2 利用等效变换逐步化简的方法对电阻 电路进行分析，要改变电路的结构， 适用于一定结构形式的电路。 • 本章将要介绍的一些 普遍方法，一般不要 求改变电路的结构。 • 分析步骤是 ①选一组合适的电路变 量(电流和/或电压)； ②根据KCL和KVL以及 VCR建立该组变量的 独立方程组； ③解方程求电路变量。 • 对线性电阻电路， 电路方程是一组线 性代数方程。变量 较少时可以手工计 算，变量较多时可 以利用计算机作为 辅助手段来分析

§3-1电路的图 E 现在介绍有关“图 论”的初步知识，目的 是研究电路的连接性 质，并讨论电路方程 的独立性问题。 ·因为KCL和KVL与元件的性质无关， ·所以讨论电路方程的独立性问题时，可以用一 个简单的线段来表示电路元件。 2010年3月3日星期三 3

2010年3月3日星期三 3 §3-1 电路的图 • 因为KCL和KVL与元件的性质无关， • 所以讨论电路方程的独立性问题时，可以用一 个简单的线段来表示电路元件。 现在介绍有关“图 论”的初步知识，目的 是研究电路的连接性 质，并讨论电路方程 的独立性问题

>用线段代替元件，称支路。 A s2 >线段的端点称结点。 >这样得到的几何结构图称为 图形，或图(Graph)”。 图G是一组结点和支路的集 合，支路只在结点处相交。 2 5个结点和8条支路。 8 5 支路只是抽象的线段， 3 画成直线或曲线都行。 ④ 6 2010年3月3日星期三 4

2010年3月3日星期三 4 用线段代替元件，称支路。 线段的端点称结点 。 这样得到的几何结构图称为 图形，或“图(Graph)” 。 图G是一组结点和支路的集 合，支路只在结点处相交。 画成直线或曲线都行。 R1 R2 u + s1 i s2 R3 R4 R5 R6 - 5个结点和8条支路。 支路只是抽象的线段， 1 2 3 4 5 6 8 7 ① ② ③ ④ ⑤

电压源和电阻的串联组合可 AE 以作为一条支路来处理。 ·电流源和电阻的并联组合也 可以作为一条支路来处理。 ·可见，当用不同的元件结构 定义电路的一条支路时，该 电路以及它的图的结点数和 支路数将随之而不同。 现在它有4个结点和6条支路。 2010年3月3日星期三 5

2010年3月3日星期三 5 • 可见，当用不同的元件结构 定义电路的一条支路时，该 电路以及它的图的结点数和 支路数将随之而不同。 • 电流源和电阻的并联组合也 可以作为一条支路来处理。 电压源和电阻的串联组合可 以作为一条支路来处理。 R1 R2 u + s1 i s2 R3 R4 R5 R6 - R2 R2 i s2 + - 现在它有4个结点和6条支路

在图的定义中，结点和支 ② AE 路各自是一个整体，但任 孤立结点 一条支路的起点和终端都 3 必须在结点上。 有时会谈到把一条支路移 去，但这不意味着同时把它 所连接的结点也移去，因此 ② 允许有孤立的结点存在： 如果把一个结点移去，则 1 ③ 应当把它连接的全部支路 同时移去。 2010年3月3日星期三 6

2010年3月3日星期三 6 在图的定义中，结点和支 路各自是一个整体，但任 一条支路的起点和终端都 必须在结点上。 • 有时会谈到把一条支路移 去，但这不意味着同时把它 所连接的结点也移去，因此 允许有孤立的结点存在； • 如果把一个结点移去，则 应当把它连接的全部支路 同时移去。 ① ② ③ ④ 孤立结点 ① ② ③ ④

可见，图论中关于支路和 ② AE 结点的概念与电路中由具 体元件构成的支路以及结 ③ 点有些差别： 支路是实体 在电路中 结点由支路汇集而形成。 ·若对图的每一条支路也指定一个方向，此方向 即该支路电流（和电压）的参考方向。 ·支路均赋以方向的图，称为有向图。 ·支路未赋以方向的图，称为无向图。 2010年3月3日星期三 7

2010年3月3日星期三 7 可见，图论中关于支路和 结点的概念与电路中由具 体元件构成的支路以及结 点有些差别： • 若对图的每一条支路也指定一个方向，此方向 即该支路电流(和电压)的参考方向。 • 支路均赋以方向的图，称为有向图。 • 支路未赋以方向的图，称为无向图。 结点由支路汇集而形成。 支路是实体 ① ② ③ 在电路中 ④

本章的重点和难点 E 重点 用观察法，熟练应用支路电流法，回路电流法，结点电压法 的“方程通式写出支路电流方程，回路电流方程，结点电压 方程，并求解。 难点 1.独立回路的确定 2.正确理解每一种方法的依据 3.含独立电流源和受控电流源的电路的▣路电流方程的列写 4.含独立电压源和受控电压源的电路的结点电压方程的列写 2010年3月3日星期三 8

2010年3月3日星期三 8 本章的重点和难点 重点 用观察法，熟练应用支路电流法，回路电流法，结点电压法 的“方程通式”写出支路电流方程，回路电流方程，结点电压 方程，并求解。 难点 1. 独立回路的确定 2. 正确理解每一种方法的依据 3. 含独立电流源和受控电流源的电路的回路电流方程的列写 4. 含独立电压源和受控电压源的电路的结点电压方程的列写

§3-2KCL和KVL的独立方程数 一、KCL的独立方程数 2 ·对各结点列LVL方程： ① 4=0 ② +i3=0 各电流都 出现两次 -=0 一 正一负 6 4 i3+i4-i5=0 ·4个方程相加结果为0，不是相互独立的。 把任意3个方程相加起来，必得另一个方程。 相差一个符号，原因是各电流在结点①②③若 是流入（出），则在结点④就是流出（入）。 2010年3月3日星期三 9

2010年3月3日星期三 9 §3-2 KCL和KVL的独立方程数 • 4个方程相加结果为0，不是相互独立的。 一、KCL的独立方程数 • 对各结点列LVL方程： ① ② ③ ④ 1 2 3 4 5 6 ① i 1- i 4 - i 6 = 0 ② - i 1 - i 2 + i 3 = 0 ③ i 2 + i 5+ i 6= 0 ④ - i 3+ i 4 - i 5 = 0 各电流都 出现两次 一正一负 把任意3个方程相加起来，必得另一个方程。 相差一个符号，原因是各电流在结点① ② ③若 是流入(出)，则在结点④就是流出(入)

上述4个方程中，任意3个是独立的。 E >对具有n个结点的电路，独立的KCL方程为任意 的(n-1)个。 与独立方程对应的结点叫做独立结点。 二、KVL的独立方程数 ·与KVL的独立方程对应的回路称独立回路。 因此，要列出KVL的独立方程组，首先要找出与之 对应的独立回路组。 有时，寻找独立回路组不是一件容易的事。利用 “树”的概念会有助于寻找一个图的独立回路组。 回路和独立回路的概念与支路的方向无关，现用无 向图介绍如下： 2010年3月3日星期三 10

2010年3月3日星期三 10 上述4个方程中，任意3个是独立的。 对具有n个结点的电路，独立的KCL方程为任意 的(n-1)个 。 与独立方程对应的结点叫做独立结点。 二、 KVL的独立方程数 • 与KVL的独立方程对应的回路称独立回路。 因此，要列出KVL的独立方程组，首先要找出与之 对应的独立回路组。 • 有时，寻找独立回路组不是一件容易的事。利用 “树”的概念会有助于寻找一个图的独立回路组。 回路和独立回路的概念与支路的方向无关，现用无 向图介绍如下：