电工学(少学时)1-3 支路电流法
电工学——支路电流法教案设计

支路电流法单 位:电子技术基础教研室授课教员: 三职 称:讲 师二〇一三年六月电子技术系新教师试讲教案授课对象:大二学生教学目的:理解支路电流法基本思想,掌握应用支路电流法分析电路的步骤教学容:一、支路电流法基本思想二、应用支路电流法分析电路的步骤教学重点:应用支路电流法分析电路教学保障:多媒体教室各位老师,大家上午(下午)好!今天我给大家汇报的这堂课的题目是《支路电流法》。
首先我们先来回忆一下前面所学的一些相关知识,支路、结点、回路和网孔的定义,以及基尔霍夫定律的定义。
我们前面学的基尔霍夫定律和欧姆定律、焦尔定律并称为电工学的三大定律,有这三个定律为基础,我们几乎可以解决电路中所有的计算问题。
比如利用基尔霍夫定律求支路电流的问题,我们可以利用这种定律列出方程然后求解(用一个例子列出所有的方程,解出支路电流)。
看一下,我们需要求解三个未知数,确列出了五个方程,显然有两个方程是冗余的,那么我们怎么来解决这个问题呢,我们怎么选择所列出的方程是我们需要的方程,这就是我们这节课所要研究的问题。
在前几节课中我们还学习了利用电阻的串并联等效变换,电阻星形联结与三角形联结的等效变换,两种电源的等效变换等方法来解决一些简单电路的计算问题,但是现实中存在一些复杂电路,并不能用这些方法来求解,那么我们就需要寻找新的计算方法,来解决复杂电路的计算问题。
在计算复杂电路的各种方法中,支路电流法是最基本的一种方法。
那么,什么是支路电流法?下面我们来看一下支路电流法的定义,支路电流法就是应用基尔霍夫电流定律(KCL )和电压定律(KVL )分别对结点和回路列出所需要的方程组,而后解出各未知支路电流。
支路电流法是电路分析中最基本,也是最简单的一种方法,它其实就是一个列方程组,解方程组的过程。
解方程组我相信大家都很熟悉,主要是如何列出方程组,我们现在以例1所示的两个电源并联的电路为例,共同学习支路电流法的应用。
E E I I 21从支路电流法的定义中我们可以看到,它是以支路电流为未知量列方程组,我们知道,要求解n 个结果,我们至少要列多少个方程?对,至少要列n 个方程。
电工学 第二章 电路的分析方法

例4、用叠加原理求图示电路中的I。 1mA 4kΩ + 10V - 2kΩ I 2kΩ
2kΩ
解:
电流源单独作用时 电压源单独作用时: 10 2 44 mA 1 257mA II 1 mA .0.25mA 4 2 [2+4//2] 4 4 2 [(2+2)//2] 2 I=I′+I″= 1.507mA
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第三节 电压源与电流源的等 效变换
等效变换的概念 二端电阻电路的等效变换 独立电源的等效变换 电源的等效变换 无源二端网络的输入电阻 和等效电阻
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一、等效变换的概念
1、等效电路
两个端口特性相同,即端口对外的 电压电流关系相同的电路,互为等效电 路。
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2、等效变换的条件 对外电路来说,保证输出电压U和 输出电流I不变的条件下电压源和电流 源之间、电阻可以等效互换。
1 1 2 2 S
-US+R2I2+R3I3+R4I4 =0
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第二节 叠加原理
叠加原理
原理验证
几点说明
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一、叠加原理
在由多个 独立电 源共同 作用的 线性 电路中,任一支路的电流(或电压)等于各 个独立电源分别单独作用在该支路中产 生的电流(或电压)的叠加(代数和) 。
不作用的恒压源短路,不作用的恒流 源开路。
US2单独作用
= 4/3A
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三、几点说明
叠加原理只适用于线性电路。
电路的结构不要改变。将不作用的恒压
源短路,不作用的恒流源开路。
最后叠加时要注意电流或电压的方向:
若各分电流或电压与原电路中电流或
电压的参考方向一致取正,否则取负。 功率不能用叠加原理计算。
支路电流法基尔霍夫第一定律

R1
E1 E2
R2
R3
支路电流法
假定各支路电流的方向和回路方向。
R1
E1 E2
R2
R3
支路电流法
用基尔霍夫电流定律列出独立 节点方程
节点a:I1+I2=I3 R1 E1 E2 R2 R3 若节点有 n 个。那么节 点电流方程 的个数应该 为(n-1) 个。
节点b:I3=I1+I2
支路电流法
用基尔霍夫电压定律列出独立回路方程。
R1
E1 E2
R2
R3
-E1+I1R1-I2R2+E2=0 -E1+I1R1-I2R2+E2=0
I3R3-E2+I2R2=0
支路电流法
代入已知数,解联立方程式,求出各 支路的电流。
I1+I2=I3 -E1+I1R1-I2R2+E2=0 I3R3-E2+I2R2=0 I1+I2=I3
-130+I1-0.6I2+117=0
24I3-117+0.6I2=0
I1=10A I2=-5A I3=5A
确定各支路电流的实际方向。当支路电流计算结 果为正值时,其方向和假设方向相同;当支路电流计 算结果为负值时,其方向和假设方向相反。
支路电流法
用支路电流法解题的步骤:
1 2 3 4 5 6
假定各支路电流的方向和回路方向。 用基尔霍夫电流定律列出独立节点方程。 用基尔霍夫电压定律列出独立回路方程 。 代入已知数,解联立方程式,求出各支路的电流。
作业
巩固复习本节课的
知识及内容。 预习下节课的内容,与 支路电流法比较有什么 异同。
支路电流法
电工基础实用教程2-3支路电流法简明教程PPT课件

2.3支路电流法
建立方程求解方程的方法,根据所采用的网络变量分类:
支路分析法 电路方程法 节点分析法 回路分析法
支路电压法 支路电流法
电 工 基 础
1 支路电流法以每个支路的电流为未知量,列方程求 解的计算方法。 2 对图示的电路用支路电流法求解如下:
对节点a点列写一个KCL独立方程得:
Us 1
+ -
Us 2
+ -
R1
R2
R3
b
电 工 基 础
3 支路电流法分析计算电路的一般步骤: (1) 在电路图中选定各支路电流的参考方向, 设出b 条支路的电流。 (2) 列独立节点 (n-1)的KCL方程。 (3) 通常取网孔列写KVL方程, 设定各网孔绕行方向, 列出b-(n-1)个网孔的KVL方程。 (4) 联立求解上述b个独立方程, 便得出待求的各支 路电流。
电 工 基 础
例题 2.2.1 电路如图2-2-2所示, 已知R1=3Ω ,R2=2Ω,R3=3Ω , US1=12V,US2=6V ,US3=24V ,用支路电流法求: I1 、 I2 、 I3 。 解: 根据KCL 对节点a列方程得: I1 + I3 -I2=0 (1) 对回路Ⅰ按图示绕向列电压方程得: I1 R1+ I2 R2= US1-US2 (2 ) 对回路Ⅱ按图示绕向列电压方程得: I2 R2+ I3 R3= US3- US2 (3 ) 代入数据得: I1 + I3 - I2 =0 3 I1 +2 I2 =6 2 I2 +3 I3 =18 解方程组可得:I1= -A ,I2= A ,I3= A
I1 I 2 I 3 0
按顺时针方向绕行, 对左面的网孔列写KVL方程
第03讲 支路电流法

R1 + L1
a
R2 I2 + US2
图中:若已知
I1
US1
I3
R3 b
L2
US1=140V,US2=90V, R1=20Ω, R2=5Ω, R3=6Ω。
求:各支路电流
解:
4、联立方程组,代入参数求解。
13I1+3I2-70=0 6I1+11I2-90=0 I1=4A I2=6A
代入(1)式可得 I3=10A 5、电流I1、I2、I3均为正值,说明各电流实际方向与假定电流参考 相同.
节点a: I1 I 2 I 3 0 节点b: I1 I 2 I 3 0 #1: I1 R1 I 3 R3
E1 #2:I 2 R2 I 3 R3 E2 #3:I1 R1 I 2 R2 E1 E2
独立方程只有 2 个
独立方程只有 1 个
5
小 结
设:电路中有N个节点,B个支路 B 则:用支路电流法求解时,需列出______ 个方程式来联立求解,其中独立的节点电 N -1 个,独立的回路电压方 流方程有_______ B –(N-1) 个。 程有____________
解得: I = 4A
I 1 = -2 A
12
支路电流法的优缺点
优点:支路电流法是电路分析中最基本的 方法之一。只要根据KCL、KVL、 欧姆定律列方程,就能得出结果。 缺点:电路中支路数多时,所需方程的个 数较多,求解不方便。 手算时,适用于支路数较少的电路。
13
课后作业
1、完成学案(1); 2、预习叠加定理思考题: (1)、叠加定理的内容是什么? (2)、简述用叠加定理分析复杂电路的步骤。 (3)、比较它与支路电流法的优点。
[电路分析]支路电流法
![[电路分析]支路电流法](https://img.taocdn.com/s3/m/7a15c588b14e852459fb5721.png)
支路电流法
一、独立的KCL和KVL方程
n个节点,b条支路的网络
(n—1)个独立节点→(n—1)个独立KCL方程
(b-n+1)个网孔→(b-n+1)个独立KVL方程
二、2b法
存在问题
2b个方程,方程数太多
三、支路电流法
出发点
利用支路VAR关系,将b个支路电压表示为b个支路电流,减少了b个方程。
只需列写b个方程。
用支路电流法分析电路的一般步骤
确定电路的节点数和网孔数,以便确定独立的KCL和KVL方程数。
设定各支路电流的符号和参考方向。
选取参考点,列写(n-1)个KCL方程。
选取(b-n+1)个网孔并设定网孔方向,列写各网孔的KVL方程,这些方程中支路电压都用支路电流表示。
联立求解方程,求出b个支路电流。
根据每条支路的伏安关系,求出b个支路电压。
如有必要,再根据已求得的支路电流或支路电压,求电路中的其他电路变量,如功率等。
例 3.1-1 图3.1-1所示电路,求各支路电流,并求支路电压Uab及ab支路发出的功率。
解:1. 电路共有2个节点,3条支路,即n=2,b=3
2.选取节点b为参考点,列出节点a的KCL方程:
(1)
3.电路的网孔数为
b-n+1=3-2+1=2
列出2个网孔的KVL方程
网孔①:(2)
网孔②:(3)
4.联立求解由(1)、(2)、(3)式构成的方程组,求得各支路电流为
5.支路电压为
ab支路发出的功率为
注意:如果电路中含有受控源,将受控源当独立源处理,按上述方法列写电路方程,但是要补充一个受控源的受控关系方程,再联立求解。
支路电流法
适当的选取回路,使电流源支路只包含在一个回路中, 如果不求电流源两端的电压时,包含电流源回路的KVL 方程就可以 不列写了,这样便减少了方程的数目
谢 谢!
请不吝指教 !
5 0
2A 10
④
40V
I5
讨论:在列方程时能否避开电 流源的两端电压?
节点①: I1 I2 I3 0 节点②: I 2 I 4 2A
节点③: I3 I4 I5 0
网孔l1:50 I1 30 I2 20 I4 10 I5 40V
网孔l2:30 I 2 40 I3 20 I 4 20V
电流源的两端电压,要作为变量列入到方程中。
网孔l1: 50 I1 30 I 2 U 40V
网孔l2:30 I 2 40 I3 20 I 4 20V
网孔l3: 20 I 4 10 I5 U 0
2.3 支路电流法
40
20V
I3
①
l2
I2 ② 20 ③
I1 30
I4
l1
l3
2.3 支路电流法
【例题2.6】列出图示电路的支路电流方程。
R1
I1 ① R3 I3 ② I5
m1
I2 R2
I4 m 2 R4
m3
解:对n-1个节点列KCL方程:
R5 节点①:I1 I2 I3 0
U S1
③ US4
节点②:I3 I4 I5 0
对网孔列KVL方程,其中电阻电压用支路电流来表示:
【例题2.8】列写图示含电流源电路的支路电流方程。
40
20V 解:对节点列写KCL方程时。
I3
①
l2
I2 ②
I1 30
支路电流法
D
R2
+ US2
-
选取三个网孔作为独立网孔, 列写KVL方程式:
I1R1 + I4R4 + I5R5 = US1 I2R2 + I6R + I5R56 = US2 I4R4 I6R6 + I3R3 = US3
【例3】US1=130V, US2=117V, R1=1, R2=0.6, R3=24. 求各支路电流。
(2) 选定(n–1)个节点,列写其KCL方程; (3) 选定b–(n–1)个独立回路,列写其KVL方程;(结合元件 特性
代入,将KVL方程中支路电压用支路电流表示)
(4) 求解上述方程,得到b个支路电流;
(5)根据分析要求,以支路电流为基础求取其它电路变量。
四、应用举例Βιβλιοθήκη 【例1】写出支路电流方程。
解:列写独立的KCL方程
i6
R6
n1 : - i1 +i2 +i6 = 0 n2 : -i2 +i3 +i4 = 0
n1 i2 R2 l3
i1
n2
R4 i4
n3 : -i4 +i5 - i6 = 0
R1 l1
+
R3
l2 R 5
列写独立网孔的KVL方程 _ US1
i3
并将VCR代入整理得:
n4
n3 i5
–
并代入(1)中所列的方程,
消去中间变量。
c
解 KCL方程:
-i1- i2+ i3 + i4=0 (1) -i3- i4+ i5 – i6=0 (2)
R4 + u2 –
KVL方程:
i4
电工电子技术基础知识点详解3-1-支路电流法
4. 联立求解 ,求出各支路电流。
例1 :
+ E1
-
I1
a
I2
R1 1 I3
R2 +
R3 2
E2 -
解 :结点a: I1+I2–I3=0 网孔1:I1 R1 +I3 R3=E1 网孔2: I2 R2+I3 R3=E2
b
解:(1) 应用KCL列写结点电流方程
例2:电路如图,试
求检流计中的电流 IG。
a
c
+ 42V –
1 I2 2 6 7A
12 I1
3
I3 +
3 UX –
b
d
所选回路中包含恒流源支 路,而恒流源两端的电压未 知,所以有 3 个网孔则要列 3 个KVL方程。
小结
1.支路电流的解题方法与步骤。
+ E1
-
2. 适用于求解少支路的电路。
I1
a
I2
R1 I3
R2 +
R3
E2
-
b
支路电流法
支路电流法: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。
I1
a
I2
+
R1
R2 3
+
E1 -
I3 1
R3 2
E2 -
图示电路
b
支路数:b =3 结点数:n = 2
回路数:3 单孔回路(网孔) = 2 若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程
支路电流法的解题步骤: 1. 标出各支路电流的参考方向,对选定的回路标出回路循行方向。 2. 根据KCL ,对 ( n - 1 )个独立结点列电流方程。 3. 应用 KVL 对回路列出 b - ( n - 1 ) 个独立的回路电压方程
支路电流法
R1 Is
+ U -
3
+ -
Us2
R2
对节点 a:I1 + I 2 + I s 0 思考:如果在电流源支 a 路中串联一个R R , 对回路3: I R + U - I 3=8- U 0 1 1 S2 2 2 S1 对各支路电流有影响吗? 对电流源功率有影响吗? I1=1A I1+I2+1=0 代入数据得: 解得:
哪三个?
独 立 性
若电路有n个节点,则可以列出(n-1) 个独立的节点电流方程。 若电路有n个节点、b条支路,则可以列 出(b-n+1)个独立的回路电压方程。
支路电流法的解题步骤: 1. 选定各支路电流的参考方向。 2. 选取( n-1 )个独立节点,列出 (n-1)个KCL 方程。 3. 通常选网孔作为独立回路,设定回路的绕行方向,列 出 b-n + 1 个KVL 方程。 4. 联立方程组求解 各支路电流,再求出其他要求的量。
直流电路分析方法之
支路电流法
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第一节 支路电流法
支路电流法:以支路电流为变量、应用基尔霍夫定 律(KCL、KVL)列方程组求解各支路电流。 I1 a I3 R3 I2 R2 3 2
支路数 b = 3
+
U1 -
R1 1
+
U2
节点数 n = 2 回路数 = 3
b
网孔数 = 2 (b-n+1)
若用支路电流法求各支路电流应列出3个方程
例3
R5=50
支路电流法是电路分析中最基本的方法, 试求BD支路的电流I5。 因支路数 b=6,所 但当支路数较多时,所需方程的个数较多, 以要列6个方程。 求解不方便。 B I1 I2 I5 (1) 应用KCL列(n-1)个节点电流方程 2
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2、根据KCL定律列出独立的节点电流方程;
3、根据KVL定律列出独立的回路电压方程;
4、解方程组求出各支路电流。
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练习题: 1.已知Us1=10V, Us2=6V ,Us3=30V, R1=20kΩ ,R2=60 kΩ, R3=30 kΩ,求 I1、 I2 和I3。
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解:(1)假定各电流的参考方向,列出电流方程 I1+I2+I3=0 (2)选定单孔回路Ⅰ和Ⅱ为顺时针方向,得出回路电压方程 Us1-R1· I1+R2· I2-Us2=0 Us2-R2· I2+R3· I3-Us3=0 (3)带入已知数据,整理后解方程 I1+I2+I3=0 10-20KI1+60KI2-6=0 6-60K· I2+30K· I3-30=0 解方程得: I1=-0.3mA, I2=-0.17 mA, I3=0.47 mA,
支路电流法的解题步骤: 1. 在图中标出各支路电流的参考方向,对选定的回路 标出回路循行方向。 2. 应用 KCL 对结点列出 ( n-1 )个独立的结点电流 方程。 3. 应用 KVL 对回路列出 b-( n-1 ) 个独立的回路 电压方程(通常可取网孔列出) 。
4. 联立求解 b 个方程,求出各支路电流。 I2 对结点 a: 例1 : I1 a I1+I2–I3=0 +
-
图 例题的电路
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解:1、在图中设各支路电流
孔1、2的绕行方向; 2、根据KCL、KVL定律
列出独立方程;即: I1+I2-I3=0
R1 E1
I1、I2、I3以及网
I1 A I2 I3 R3 1 2 R2 + E2
D
G
I3R3-E1+I1R1=0 +
-I2R2+ E2-I3R3=0
3、代入数据得: I1+I2-I3=0
6I3 - 24 + 3I1=0
- 6I2 + 12 - 6I3=0
-
C
图
-
B
例题的电路
F
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4、得到结果: I1=3A I2=-2.5 A I3=0.5 A 注意:数值为正,说明参考方向与实际方向相同;数值 为负,说明参考方向与实际方向相反。 总结:支路电流法的解向;
E1 R1 1 I3 R3 R2 2
对网孔1: I1 R1 +I3 R3=E1 E2 对网孔2: I2 R2+I3 R3=E2
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+
b
例 如图所示,已知R1=3Ω,E1=24
V,R2=6Ω,E2=12V,R3=6Ω, 求各支路电流。
R1
+ E1 -
R3
R2 + E2
1-3 支路电流法
I1 + E1 R1 1 I3 R3 a I2 R2 3 2
+
E2
b 支路电流法: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。
支路数: b=3 回路数: n=3 结点数: n=2 单孔回路数: n=2
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若用支路电流法求各支路电流应列出三个方程。