CH3电阻电路的一般分析 本章介绍线性电阻电路方程的建立方法。内容包括:电路图论的 初步知识;支路电流法;网孔法;回路法;结点法。 §3-1电路的图 教学目的:学习图论的初步概念。 教学重点:图和树的概念 教学难点:如何确定基本回路 教学方法:自学为主,课堂讲授为辅。 教学内容 、图(G) 1.定义:图是结点和支路的集合,其中每条支路的两端都连到相应的结点上孤立的结点也 叫图,没有结点的支路不叫图 2.子图:(G,i=1,2,3…) G的全部结点、支路都包含在G中。 路径:从G的一个结点出发,依次通过图的支路和结点(每一支路和结点只通过一次) 到达另一个结点(或回到原出发点),这种子图成为路径 4.连通图:任意两结点间至少存在一条路径时,称G为连通图 5.分离图:某些结点间没有路径相通,而分成几个孤立的部分。 6.全通图:任何一个结点和其它结点都有且只有一条支路连通,全通图一定是连通图,但 连通图不一定是全通图。 7.有向图:赋予支路方向的图称为有向图。 书P51图3-1 二、树(T) 1.定义:满足下列三个条件的子图,称之为G的一棵树: (1)是连通的 (2)包含G的全部结点 (3)本身没有回路。 2.树支:属于树的支路称为树支 连支:不属于树的支路称为连支 书Ps4图3-4 3.基本回路:对于G的任意一个树,加入一个连支后,就会形成一个回路,并且此回路除 所加连支外均由树支组成,这种回路称为单连支回路或基本回路。 4.树支数:对于有n个结点,b条支路的连通图,树支数=n-1 推论:连支数=b-n+1:基本回路数=连支数=b-n+1 53-2KCL和KvL的独立方程数
CH3 电阻电路的一般分析 本章介绍线性电阻电路方程的建立方法。内容包括：电路图论的 初步知识；支路电流法；网孔法；回路法；结点法。 §3-1 电路的图 教学目的：学习图论的初步概念。 教学重点：图和树的概念。 教学难点：如何确定基本回路。 教学方法：自学为主，课堂讲授为辅。 教学内容： 一、图（G） 1．定义：图是结点和支路的集合，其中每条支路的两端都连到相应的结点上.孤立的结点也 叫图，没有结点的支路不叫图。 2．子图：（Gi，i=1，2，3…） Gi的全部结点、支路都包含在 G 中。 3．路径：从 G 的一个结点出发，依次通过图的支路和结点（每一支路和结点只通过一次）， 到达另一个结点（或回到原出发点），这种子图成为路径。 4．连通图：任意两结点间至少存在一条路径时，称 G 为连通图。 5．分离图：某些结点间没有路径相通，而分成几个孤立的部分。 6．全通图：任何一个结点和其它结点都有且只有一条支路连通，全通图一定是连通图，但 连通图不一定是全通图。 7．有向图：赋予支路方向的图称为有向图。 书 P51 图 3-1 二、树（T） 1．定义：满足下列三个条件的子图，称之为 G 的一棵树： （1）是连通的； （2）包含 G 的全部结点； （3）本身没有回路。 2．树支：属于树的支路称为树支。 连支：不属于树的支路称为连支。 书 P54 图 3-4 3．基本回路：对于 G 的任意一个树，加入一个连支后，就会形成一个回路，并且此回路除 所加连支外均由树支组成，这种回路称为单连支回路或基本回路。 4．树支数：对于有 n 个结点，b 条支路的连通图，树支数=n-1。 推论：连支数=b-n+1 ；基本回路数=连支数=b-n+1。 §3-2 KCL 和 KVL 的独立方程数
教学目的:掌握独立结点、独立回路的概念及KCL、KⅥ独立方程数。 教学重点:KCL、KⅥL独立方程数。 教学难点:应用电路基本定律列写独立方程。 教学方法:课堂讲授。 教学内容 、KCL的独立方程数 1.推导:对于Ps2图3-2所示的电路图,对结点①,②,③,④分别列写KCL方程,有: ①i1-i4-i6=0;②11-i2+i3=0;③i2+i+i6=0;④-3+i4i5=0;①+②+③+④→0=0 所以①,②,③,④不独立,任意三个独立 2.结论:对于具有n个结点的电路,在任意(n-1)个结点上可以得出(n-1)个独立的KCL 方程。相应的(n-1)个结点称为独立结点 3.独立结点选择方法:n个结点中去掉一个,其余结点都是独立的。 二、KⅥL的独立方程数 1.推导:对于Ps图3-2(b)所示的电路图,列写基本回路的KVL方程,有: I.u+u3+us=0: II. u1-u2+u4+us=0 II.-u4-u5+u6=0。 每个方程所包含的连支电压不出现在其它方程中,所以这个方程不可能由其它两个方程 的线形组合获得,因此这三个方程是独立 除此之外,基本回路以外的回路上列写的KⅥL方程都可由基本回路上的方程线形组合而 成,因而是不独立的.例如:连支2、3加上树支4组成的回路上,KWL方程为:-u2-u3+u4=0 其实是由1、2两式叠加而得的结果:Ⅱ-I→u1-u2+u4+u5-u1-u3-1u5=-u2-u3+1u4=0。 2.结论:对于一个结点为n,支路数为b的连通图,在基本回路(即单连支回路)上列写 的KⅥL方 程是一组独立方程,方程数目=b-n+1。这些基本回路称为独立回路。 3.独立回路选择方法:单连支回路法(基本回路法) (1)确定一个树 (2)确定单连支回路(基本回路).仅含唯一的连支,其余为树支 53-3支路电流法 教学目的:学习2b法和支路电流法
教学目的：掌握独立结点、独立回路的概念及 KCL、KVL 独立方程数。 教学重点：KCL、KVL 独立方程数。 教学难点：应用电路基本定律列写独立方程。 教学方法：课堂讲授。 教学内容： 一、KCL 的独立方程数 1．推导：对于 P52 图 3-2 所示的电路图，对结点①，②，③，④分别列写 KCL 方程，有： ① i1-i4-i6=0；② -i1-i2+i3=0；③ i2+i5+i6=0；④ -i3+i4-i5=0；①+②+③+④ 0=0。 所以①，②，③，④不独立，任意三个独立。 2．结论：对于具有 n 个结点的电路，在任意（n-1）个结点上可以得出（n-1）个独立的 KCL 方程。相应的（n-1）个结点称为独立结点。 3．独立结点选择方法：n 个结点中去掉一个，其余结点都是独立的。 二、KVL 的独立方程数 1．推导：对于 P57 图 3-2(b)所示的电路图，列写基本回路的 KVL 方程，有： I. u1+u3+u5=0； II. u1-u2+u4+u5=0； III.-u4-u5+u6=0。 每个方程所包含的连支电压不出现在其它方程中，所以这个方程不可能由其它两个方程 的线形组合获得，因此这三个方程是独立。 除此之外，基本回路以外的回路上列写的 KVL 方程都可由基本回路上的方程线形组合而 成，因而是不独立的.例如：连支 2、3 加上树支 4 组成的回路上，KVL 方程为：-u2-u3+u4=0 其实是由 1、2 两式叠加而得的结果：Ⅱ-Ⅰ u1-u2+u4+u5-u1-u3-u5=-u2-u3+u4=0。 2．结论：对于一个结点为 n，支路数为 b 的连通图，在基本回路（即单连支回路）上列写 的 KVL 方 程是一组独立方程，方程数目=b-n+1。这些基本回路称为独立回路。 3．独立回路选择方法：单连支回路法（基本回路法） （1）确定一个树； （2）确定单连支回路（基本回路）.仅含唯一的连支，其余为树支。 §3-3 支路电流法 教学目的：学习 2b 法和支路电流法
教学重点:支路电流法。 教学难点:用支路电流法求解电路的支路电流或电压。 教学方法:课堂讲授 教学内容: 、2b法 以b个支路电流和b个支路电压为变量列写2b个方程并直接求解 二、支路电流法 1.定义:支路电流法是以b个支路电路为变量列写b个方程,并直接求解。 2.方程的一般形式:(书P58图3-8(a)、(b)) (n个结点,b条支路) (1)由KCL得到n1个独立的方程:∑i2=0。 对独立的结点①、②、③列写KCL方程,有: i1+i2+i6=0 2+4+1=0}∑4=0方程1 i4+i5-i6=0 (2)由KCL得到(b-n+1)个独立的方程:∑Ri=∑uk 对独立回路列写KL方程,有: l4+l2+2=0 us u,+u 利用元件的VCR,有: ly+Ri1+R2+R23=0 R3i3+Rl4+R3i5+R3i5=0 R2-R44+R66=0 移项得: R11+R2l2+R3 R+R+R1=-R5}∑R4=∑方程Ⅱ R2l2-Rl4+R6=0 支路电流法一般方程形式: Σ4=0 ∑R4=∑以 3.解题步骤: 支路电流法解题步骤: (1)选定支路电流的参考方向 (2)依据KCL列写n-1个独立的结点方程 (3)选取(b-n+1)个独立回路,指定回路饶行方向,列写KⅥL方程
教学重点：支路电流法。 教学难点：用支路电流法求解电路的支路电流或电压。 教学方法：课堂讲授。 教学内容： 一、2b 法 以 b 个支路电流和 b 个支路电压为变量列写 2b 个方程并直接求解。 二、支路电流法 1．定义：支路电流法是以 b 个支路电路为变量列写 b 个方程，并直接求解。 2．方程的一般形式：（书 P58 图 3-8（a）、（b）） （n 个结点，b 条支路） （1）由 KCL 得到 n-1 个独立的方程：∑ik=0。 对独立的结点①、②、③列写 KCL 方程，有： = − + − = − + + = − + + = 0 方程 0 0 0 4 5 6 2 3 4 1 2 6 k i i i i i i i i i i （2）由 KCL 得到（b-n+1）个独立的方程：∑Rk ik=∑uS k。 对独立回路列写 KVL 方程，有： = − − + = − + + = + + = 0 0 0 0 3 4 6 3 4 5 1 2 3 uk u u u u u u u u u 利用元件的 VCR，有： − − + = − + + + = − + + + = 0 0 0 2 2 4 4 6 6 3 3 4 4 5 5 5 5 1 1 1 2 2 3 3 R i R i R i R i R i R i R i u R i R i R i s s 移项得： = 方程 − − + = − + + = − + + = s k k s k s R i u R i R i R i R i R i R i R i R i R i R i u 2 2 4 4 6 6 0 3 3 4 4 5 5 5 5 1 1 2 2 3 3 1 支路电流法一般方程形式： = = k k sk k R i u i 0 3．解题步骤： 支路电流法解题步骤： （1）选定支路电流的参考方向； （2）依据 KCL 列写 n-1 个独立的结点方程； （3）选取（b-n+1）个独立回路，指定回路饶行方向，列写 KVL 方程；
(4)将(2)、(3)得到的方程联立求出i1,i2,…ib,及其它U1=RL,P=U1ik (5)作答。 [例] 图示电路中,Us1=4V,Us2=2V,Is3=0.A,R1=R2=109,R3=20Q 应用支路电流法,求各支路的电流及电流源提供的电功率P3 图3-1例题 [解] 应用支路电流法。如图3.10所示,选定支路电流方向。电路中只有1个独立节点①,由 KCL得 -1+12-3=0 取1、2支路组成的回路,回路的绕行方向为顺时针方向,按KⅥL得 RI1+R2I2=U51-U52 取1、3支路组成的回路,有R1-R13=U51-R353 代入数据 I1+I2-I3 l01+10I2=2 l0I1-20I2=2 解得1=0.12A.I2=0.08A.I3=-0.04A 电流源提供的电功率为B3=U3l53={U53-R153=2.8×0.1=0.28W。 53-4网孔电流法 教学目的:掌握网孔、网孔电流的概念;学习网孔电流去。 教学重点:网孔电流法。 教学难点:应用网孔电流法求解电路。 教学方法:课堂讲授
（4）将（2）、（3）得到的方程联立求出 i1，i2，…ib，及其它 Uk=Rk ik，Pk=Uk ik； （5）作答。 [例]： 图 3-1 例题 [解]： §3-4 网孔电流法 教学目的：掌握网孔、网孔电流的概念；学习网孔电流法。 教学重点：网孔电流法。 教学难点：应用网孔电流法求解电路。 教学方法：课堂讲授
教学内容 、平面电路与非平面电路 凡是可以把所有元件都布置在一个平面上而端线不出现交叉重叠现象的电路,称为平面 电路,称为平面电路,否则便是非平面电路。如下图中的(a)、(b)。对于(c)无论怎样调 整布局,都做不到端线不发生交叉重叠,此时就为非平面电路 (a) 图3-2平面电路与非平面电路 、网孔的定义 网孔是最简单的回路,即:不含任何支路的回路。网孔数=独立回路数=b-n+1。举例: 书Ps7图3-2(b)(KⅥL的独立方程数推导用图) 三、网孔电流法 1.定义:网孔电流法是以网孔电流为未知量,根据KⅥL对全部网孔列出方程求解。 2.方程的一般形式:(书P58图3-9(a)、(b)) (1)选择网孔1、2 (2)对网孔1、2列出KⅥL方程,列方程时,以各自的网孔电流方向为绕行方向(一般为 l41+l2=0 I式:式中l1l2,l3为支路电压 a2+l2=0 (3)由各支路的VCR为: l1=-1+Ri1=-1+Rin l2=R2+l2=R(m1-im2)+2}Ⅱ式 l2=R2i3+l23=R3lm2+23 Ⅱ式代入Ⅰ式整理有 (R1+R2)m1-R2in2=l1-l,2 Ⅲ式 R2im+(R2+R3)n2=l12-l23 设R1=R1+R2,R2=R2+R3分别为网孔1和网孔2的自阻,R12=R21=-R2分别 代表网孔1和网孔2的互阻,则Ⅲ式可改写为 RuimI +ruim =usu Ⅳ式 RaimI+ r22im2=u
教学内容： 一、平面电路与非平面电路 凡是可以把所有元件都布置在一个平面上而端线不出现交叉重叠现象的电路，称为平面 电路，称为平面电路，否则便是非平面电路。如下图中的（a）、（b）。对于（c）无论怎样调 整布局，都做不到端线不发生交叉重叠，此时就为非平面电路。 图 3-2 平面电路与非平面电路 二、网孔的定义 网孔是最简单的回路，即：不含任何支路的回路。网孔数=独立回路数=b-n+1 。举例： 书 P57 图 3-2(b)（KVL 的独立方程数推导用图） 三、网孔电流法 1．定义：网孔电流法是以网孔电流为未知量，根据 KVL 对全部网孔列出方程求解。 2．方程的一般形式：（书 P58 图 3-9 （a）、（b）） （1）选择网孔 1、2 （2）对网孔 1、2 列出 KVL 方程，列方程时，以各自的网孔电流方向为绕行方向（一般为 顺时针）： 式 − + = + = 0 0 2 3 1 2 u u u u ；式中 1 2 3 u ,u ,u 为支路电压 （3）由各支路的 VCR 为： 式 = + = + = + = − + = − + = − + 3 2 3 3 3 2 3 2 2 2 2 2 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 ( ) s m s s m m s s s m u R i u R i u u R i u R i i u u u R i u R i Ⅱ式代入Ⅰ式整理有： − + + = − + − = − 2 1 2 3 2 2 3 1 2 1 2 2 1 2 ( ) ( ) m m s s m m s s R i R R i u u R R i R i u u Ⅲ 式 设 11 1 2 22 2 3 R = R + R , R = R + R 分别为网孔 1 和网孔 2 的自阻， R12 = R21 = −R2 分别 代表网孔 1 和网孔 2 的互阻，则Ⅲ式可改写为： + = + = 21 1 22 2 22 11 1 12 2 11 m m s m m s R i R i u R i R i u Ⅳ 式 推广：