高翔
(咸阳师范学院 陕西 咸阳 712000)
摘要:电阻电路分析是电路学习的基础和重点内容,本文通过几种电阻电路分析方法进行分析,对这几种分析方法进行对比研究,并通过具体例题分析说明应根据电路结构特点进行不同分析方法的选择。
关键词:电阻电路 分析方法 电路原理
引言
所谓电路即为了某种需要由某些电工设备或元件按一定方式组合起来电流流过的通路。最简单的电路只有1个回路,即所谓单回路电路。有的电路虽然有好多个回路,但是却能够用串、并联的简单方法化简为单回路电路。有的电路结构并不复杂,却用欧姆定理不能直接求解,或分析起来比较复杂。因此,要根据电路的结构特点去寻找分析与计算复杂电路的简便方法。本文讨论几种基本的电路分析方法。
1 电阻电路分析方法对比
1.1支路电流法
支路电流法简称支路法,是以支路电流为未知量的电路分析方法,适合于需要求出全部支路电流或多条支路电流的问题。但如果电路较复杂、支路数较多时,联立方程求解较繁琐。对于只要求解某一支路响应的问题时,就不适合选择支路法。
1.2网孔电流法
网孔电流法简称网孔法,是以网孔电流为未知量的电路分析方法和支路法相似,适合于需要求出某一支路电流或多条支路电流的问题,并且由于网孔数比支路数少很多,在同样的条件下应首先选择网孔法,所以网孔法是一种非常实用和重要的电路分析方法。但电路中含有电流源并且这个电流源同属于两个网孔时,需要增加辅助方程,这时可以选择其他的方法。
1.3节点电压法
节点电压法简称节点法,是以节点电压为未知量的电路分析方法与支路法比较,这种方法因方程数减少而较为方便,特别适用于分析求解多支路少节点、尤其仅含电流源的电路。如果两节点之间有电压源电阻串联支路,应先将它等效变换为电流源电阻并联支路后,再列出节点方程但如果电路中有两个或两个以上纯电压源支路,即使指定连接某一电压源的两个节点之一作为参考点,也不能通过电压源端电压求得另一个电压源的节点电位时,需要增加辅助方程,这时可以选择其他的方法。
1.4叠加定理
叠加定理将复杂电路分解成简单电路,适合所有的线性复杂电路叠加定理,是一种非常实用和重要的电路分析方法,有时甚至是万能的当求两个以上支路响应,又没想到其他更适合的方法时就用叠加定理。当然求一个支路响应也可以用叠加定理,但我认为这时可以选择更好的方法:戴维南定理。
1.5戴维南定理
戴维南定理用电压源模型代替有源二端网络,从而简化电路组成,有效减少分析计算量。特别适用于计算某一条支路的电压或电流,或者分析某一个元件参数变动对该元件所在支路的电压或电流的影响等情况。
1.6诺顿定理
诺顿定理是戴维南定理的对偶形式,用电流源模型代替有源二端网络,从而简化电路组成,特别适合只要求出某一支路的响应那么,对于同一个端口选择应用戴维南定理还是诺顿定理,关键是看求该端口的开路电压。短路电流的难易程度如求开路电压简单一些,应用戴维南定理较为简便,如求短路电流简单,则应采用诺顿定理。
而在实际解题时,通常我的做法是用网孔法或叠加定理配合戴维南定理来解答电阻电路分析的题目。
2 实例分析
如图1所示的电路中,己知E1=10V,E2=20V,R1=4Ω,R2=2Ω,R3=8Ω,R4=6Ω,R5=6Ω,求通过R4的电流。
分析此题节点多,不适合节点电压法,支路多,不适合支路电流法,目测叠加定理的两个分图比较烦,不适合诺顿定理的isc不易求出,那么可选的方法的方法只有网孔法或者戴维南定理了。比较之下网孔法更加简易。如图2,采用网孔电流法,根据方程组关系,只要求出Ia、Ib、Ic,就能求出通过R4的电流值。
如图3所示,求RL通过的电流,不适合节点电压法,支路多不适合支路电流法,电路中含有电流源并且这个电流源同属于两个网孔,不适合网孔法。可选的方法的方法有叠加法定理或者戴维南定理,我选择用网孔法配合戴维南定理解答。如图4,移去RL,求开路电压Uoc,求等效电阻Ro。将图4中的电压源短路,电流源开路,得到Ro=4Ω,这样就很容易求出通过RL的电流了。
3 结论
电阻电路的分析和计算的最佳方法选择应根据电路的结构和要求来确定。在支路数不多且要求解各支路电流的电路可以选择用支路电流法。在电路结点数少,但结点间联接的支路较多的电路可以选择结点电压法。在电路结构复杂但电路中独立电源不多的电路分析求解时可以选择叠加原理。等效电源定理是1种简单有效的方法,往往适用于只求一部分电路的电流或电压。
参考文献
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作者简介
高翔,男,陕西省榆林市人,大学本科学历,电气工程及其自动化专业。
论文作者:高翔
论文发表刊物:《电力设备》2016年第8期
论文发表时间:2016/7/18
标签:电路论文; 支路论文; 电流论文; 定理论文; 方法论文; 电压论文; 求出论文; 《电力设备》2016年第8期论文;