浅析一道电路题的多种求解方法

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  摘 要:随着现代电工、电子科学技术的迅速发展,电路作为电类各专业开设的一门非常重要的专业基础课,其在基础理论和实际应用方面起到的作用日益突出。但学习电路课的学生普遍认为电路这门课难学,为了激发学生的学习兴趣,起到举一反三,领会贯通的效果,该文对一道电路求解题,进行了多种方法的分析与求解。
  关键词:支路电流法 网孔分析法 节点电压法
  中图分类号:O17 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)07(c)-0097-02
  如图1所示,已知:,,,
  ,,求A点、B点的电位、。C点为参考点。
  支路电流和网孔电流如图2所示。
  对于该题的求解,我们采用了四种方法:基尔霍夫电流定律与欧姆定律相结合分析法;支路电流分析方法;节点电压分析方法;网孔电流分析方法。下面分别分析如下。
  1 基尔霍夫电流定律与欧姆定律相结合分析法
  1.1 解题步骤
  KCL与VCR结合法是先根据KCL列些方程组,然后把未知的支路电流根据欧姆律表示出来并代入KCL方程组,最后即可求得未知量[1]。
  1.2 实例解题过程
  根据图2所示电流参考方向,对节点A、B, 由KCL(电流流入节点取“+”)
  2 支路电流分析法
  2.1 支路电流法的概念
  以支路电流为未知量,应用基尔霍夫定律(KCL、KVL)列方程组求解,然后求解待求的其他量。
  2.2 支路电流分析法的解题步骤
  (1)给出各支路电流的参考方向。(2)选取n-1个节点,列出各节点的KCL方程。(3)选取b-n+1个独立回路,列出各回路的KVL方程。(4)将独立节点的KCL方程和独立回路的KVL方程联立后求解,求得各支路电流。(5)由支路电流,根据元件特性算出支路电压及功率等量。[2]
  2.3 支路电流分析法的实例解题过程
  对左、中、右三个网孔回路,由KVL(环绕方向为顺时针,电位升为取“+”)
  3 结点电压分析法
  3.1 结点、电压法的概念
  结点电压分析法是以结点电压为未知量,列关于结点电压方程或方程组求解,然后求解待求的其他量。
  3.2 结点电压分析法的解题步骤
  (1)选定参考节点和各支路电流的参考方向,给各节点编号。(2)用规则化的方法写出节点方程。(3)解节点方程,求出各节点电压。(4)由节点电压求出各支路电压,进而求出其他待求变量。[2]
  3.3 结点电压分析法的实例解题过程
  4 网孔电流分析法
  4.1 网孔电流法的概念
  网孔电流分析法是以网孔电流为未知量,列关于网孔电流的方程组,然后求解待求的其他量。
  4.2 网孔电流分析法的解题步骤
  (1)选定各支路电流的参考方向,同时选定各网孔电流的方向为顺时针方向。(2)用规则化的方法写出网孔方程。(3)解网孔方程,求出各网孔电流。(4)由网孔电流求出各支路电流,进而求出电压、功率等其他待求变量。[3]
  4.3 网孔电流分析法的实例解题过程
  5 结语
  该文以一道求解电位的题为例,采用了四种方法:基尔霍夫电流定律与欧姆定律相结合分析法;支路电流分析方法;节点电压分析方法;网孔电流分析方法。除了这四种方法,还可以采用回路电流法、叠加定理、戴维宁定理、诺顿定理等方法。
  参考文献
  [1] 秦曾煌.电工学(上册)[M].7版.高等教育出版社,2009.
  [2] 郭维林.电路同步辅导及习题全解[M].5版.中国水利水电出版社,2009.
  [3] 姜三勇.电工学学习辅导与习题解答(上册)[M].7版.高等教育出版社,2011.
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