电子科技大学：《电路分析基础 Electric Circuit Analysis》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 网孔分析法和结点分析法

第三章网孔分析法和结点分析法 第一章介绍的2b法,支路电流法和支路电压法可以解 决任何线性电阻电路的分析问题。缺点是需要联立求解 的方程数目太多,给“笔”算求解带来困难。 在第二章讨论了简单电阻电路分析,不用求解联立方 程,就可以求得电路中的某些电压电流。 本章介绍利用独立电流或独立电压作变量来建立电 路方程的分析方法,可以减少联立求解方程的数目,适 合于求解稍微复杂一点的线性电阻电路,是“笔”算求 解线性电阻电路最常用的分析方法

第三章 网孔分析法和结点分析法 第一章介绍的2b法，支路电流法和支路电压法可以解 决任何线性电阻电路的分析问题。缺点是需要联立求解 的方程数目太多，给“笔”算求解带来困难。 在第二章讨论了简单电阻电路分析，不用求解联立方 程，就可以求得电路中的某些电压电流。 本章介绍利用独立电流或独立电压作变量来建立电 路方程的分析方法，可以减少联立求解方程的数目，适 合于求解稍微复杂一点的线性电阻电路，是“笔”算求 解线性电阻电路最常用的分析方法

53-1网孔分析法 在支路电流法一节中已述及,由独立电压源和线性电 阻构成的电路,可用b个支路电流变量来建立电路方程。在 b个支路电流中,只有一部分电流是独立电流变量,另一部 分电流则可由这些独立电流来确定。若用独立电流变量来 建立电路方程,则可进一步减少电路方程数。 对于具有b条支路和n个结点的平面连通电路来说,它 的(b-m+1)个网孔电流就是一组独立电流变量。用网孔电流 作变量建立的电路方程,称为网孔方程。求解网孔方程得 到网孔电流后,用KCL方程可求出全部支路电流,再用 VCR方程可求出全部支路电压

§3－1网孔分析法 在支路电流法一节中已述及，由独立电压源和线性电 阻构成的电路，可用b个支路电流变量来建立电路方程。在 b个支路电流中，只有一部分电流是独立电流变量，另一部 分电流则可由这些独立电流来确定。若用独立电流变量来 建立电路方程，则可进一步减少电路方程数。 对于具有b条支路和n个结点的平面连通电路来说，它 的(b-n+1)个网孔电流就是一组独立电流变量。用网孔电流 作变量建立的电路方程，称为网孔方程。求解网孔方程得 到网孔电流后，用 KCL方程可求出全部支路电流，再用 VCR方程可求出全部支路电压

网孔电流 若将电压源和电阻串联作为一条支路时,该电路共有6 条支路和4个结点。对、②、③结点写出KCL方程。 i R R2 I2 R +3-i4=0→=1+2 in R ① i1-i2+i5=0→i=i 0→i 支路电流、i和可以用另外三个支路电流i、i和的 线性组合来表示

一、网孔电流 0 0 0 2 3 6 1 2 5 1 3 4      − − = − − + = + − = i i i i i i i i i      = − = + = +      − − = → − − + = → + − = → 6 2 3 5 1 2 4 1 3 2 3 6 1 2 5 1 3 4 0 0 0 i i i i i i i i i i i i i i i i i i 若将电压源和电阻串联作为一条支路时，该电路共有6 条支路和4个结点。对①、②、③结点写出KCL方程。 支路电流i 4、i 5和i 6可以用另外三个支路电流i 1、i 2和i 3的 线性组合来表示

iI RI R2 I2 L Rs(i2 ls2 0→i4=i1+ R ① ③ i1-i2+i5=0→i=i 0→ u 电流i和是非独立电流,它们由独立电流、i和 的线性组合确定。这种线性组合的关系,可以设想为电流i i和沿每个网孔边界闭合流动而形成,如图中箭头所示。 这种在网孔内闭合流动的电流,称为网孔电流。对于具有b 条支路和n个结点的平面连通电路来说,共有(b-m+1)个网孔 电流,安是一组能确定全部支路电流的独立电流变量

电流i 4、i 5和i 6是非独立电流，它们由独立电流i 1、i 2和i 3 的线性组合确定。这种线性组合的关系，可以设想为电流i 1、 i 2和i 3沿每个网孔边界闭合流动而形成，如图中箭头所示。 这种在网孔内闭合流动的电流，称为网孔电流。对于具有b 条支路和n个结点的平面连通电路来说，共有(b-n+1)个网孔 电流，它是一组能确定全部支路电流的独立电流变量。      = − = + = +      − − = → − − + = → + − = → 6 2 3 5 1 2 4 1 3 2 3 6 1 2 5 1 3 4 0 0 0 i i i i i i i i i i i i i i i i i i

二、网孔方程 以图示网孔电流方向为绕行方向,写出三个网孔的KVL 方程分别为: Ri+ri+ri=u SI L Rs[i2 r,i2+Rsi+r i6 R R33-R6+R4 将以下各式代入上式,消去 us3 i和i后可以得到 1+3ls=l1+ (R1+R4+R5)+R2+R=1 R1+(R2+R5+R)2-R=以}网孔方程 Ri1-R2+(R3+R4+R)=-3

二、网孔方程      − + = − + + = + + = 3 3 6 6 4 4 S3 2 2 5 5 6 6 S2 1 1 5 5 4 4 S1 R i R i R i u R i R i R i u R i R i R i u 将以下各式代入上式，消去i 4、 i 5和i 6后可以得到： 4 1 3 5 1 2 6 2 3 i = i + i i = i + i i = i − i 网孔方程      − − + + = − + + + − = + + + + = 3 3 6 2 3 4 1 3 S3 2 2 5 1 2 6 2 3 S2 1 1 5 1 2 4 1 3 S1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) R i R i i R i i u R i R i i R i i u R i 1 R 4 i 5 i 1 R 5 2 i i 4 3 u S1 (R + R + R )i + R i + R i = u 5 1 2 5 6 2 6 3 S2 R i + (R + R + R )i − R i = u 4 1 6 2 3 4 6 3 S3 R i − R i + (R + R + R )i = −u 以图示网孔电流方向为绕行方向，写出三个网孔的KVL 方程分别为：

将网孔方程写成一般形式: R R i R11+R12i2+R133=l SII R211+R2+R233=ls22 ia R r6 i R31i1+R32+R33=ls3 L 其中R1,R2和R3称为网孔自电阻,它们分别是各网孔 内全部电阻的总和。例如R1=R1+R+Rs,R2=R2+R+R R3=R3+R4+R6

将网孔方程写成一般形式：      + + = + + = + + = 3 1 1 3 2 2 3 3 3 S33 2 1 1 2 2 2 2 3 3 S2 2 1 1 1 1 2 2 1 3 3 S1 1 R i R i R i u R i R i R i u R i R i R i u 其中R11, R22和R33称为网孔自电阻，它们分别是各网孔 内全部电阻的总和。例如R11 = R1+ R4+ R5 , R22 = R2 + R5+ R6 , R33 = R3+ R4+ R6

RAk刁称为网孔与网孔j的互电阻,它们是两网孔公 共电阻的正值或负值。当两网孔电流以相同方向流过公共 电阻时取正号,例如R12=R21=R,R13=R31=R当两网孔 电流以相反方向流过公共电阻时取负号,例如R3=R2=R6 n、us2、ls3分别为各网孔中全部电压源电压升的 代数和。绕行方向由-极到+极的电压源取正号;反之则 取负号。例如us1=us1,2=24s3=3

Rkj(kj)称为网孔k与网孔j的互电阻，它们是两网孔公 共电阻的正值或负值。当两网孔电流以相同方向流过公共 电阻时取正号，例如R12 = R21 = R5 , R13 = R31 = R4。当两网孔 电流以相反方向流过公共电阻时取负号，例如R23 = R32 =-R6。 uS11、uS22、uS33分别为各网孔中全部电压源电压升的 代数和。绕行方向由 - 极到 + 极的电压源取正号；反之则 取负号。例如uS11 =uS1,uS22 =uS2,uS33 =-uS3

由独立电压源和线性电阻构成电路的网孔方程很有规 律。可理解为各网孔电流在某网孔全部电阻上产生电压降 的代数和,等于该网孔全部电压源电压升的代数和。根据 以上总结的规律和对电路图的观察,就能直接列出网孔方 程 R11+R12+R133=Wsl R2i1+R2+R233=l s22 3-5) R311+R32+R3x3=ls3

由独立电压源和线性电阻构成电路的网孔方程很有规 律。可理解为各网孔电流在某网孔全部电阻上产生电压降 的代数和，等于该网孔全部电压源电压升的代数和。根据 以上总结的规律和对电路图的观察，就能直接列出网孔方 程。 (3 - 5) 3 1 1 3 2 2 3 3 3 S33 2 1 1 2 2 2 2 3 3 S2 2 1 1 1 1 2 2 1 3 3 S1 1      + + = + + = + + = R i R i R i u R i R i R i u R i R i R i u

从以上分析可见由独立电压源和线性电阻构成电路的网孔 方程很有规律。可理解为各网孔电流在某网孔全部电阻上产生 电压降的代数和,等于该网孔全部电压源电压升的代数和。根 据以上总结的规律和对电路图的观察,就能直接列出网孔方程。 由独立电压源和线性电阻构成具有个网孔的平面电路,其网孔 方程的一般形式为 R,i,十R,i,+…+R,i Imm R21+R2+…+R2min=ls22 (3-5) Rmn1+Rn2+…+ R.=Wm

从以上分析可见,由独立电压源和线性电阻构成电路的网孔 方程很有规律。可理解为各网孔电流在某网孔全部电阻上产生 电压降的代数和，等于该网孔全部电压源电压升的代数和。根 据以上总结的规律和对电路图的观察，就能直接列出网孔方程。 由独立电压源和线性电阻构成具有个网孔的平面电路，其网孔 方程的一般形式为 (3 5) m1 1 m2 2 mm m Smm 2 1 1 2 2 2 2m m S2 2 1 1 1 1 2 2 1 m m S1 1 −        + +  + =  + +  + = + +  + = R i R i R i u R i R i R i u R i R i R i u

三、网孔分析法计算举例 网孔分析法的计算步骤如下 在电路图上标明网孔电流及其参考方向。若全部网 孔电流均选为顺时针(或逆时针)方向,则网孔方程的全部 互电阻项均取负号。 2.用观察电路图的方法直接列出各网孔方程。 3.求解网孔方程,得到各网孔电流。 4.假设支路电流的参考方向。根据支路电流与网孔电 流的线性组合关系,求得各支路电流。 5.用ⅤCR方程,求得各支路电压

三、网孔分析法计算举例 网孔分析法的计算步骤如下： 1．在电路图上标明网孔电流及其参考方向。若全部网 孔电流均选为顺时针(或逆时针)方向，则网孔方程的全部 互电阻项均取负号。 2．用观察电路图的方法直接列出各网孔方程。 3．求解网孔方程，得到各网孔电流。 4．假设支路电流的参考方向。根据支路电流与网孔电 流的线性组合关系，求得各支路电流。 5．用VCR方程，求得各支路电压