网孔电流法是以网孔电流为未知量,应用KVL列出网孔方程,联立方程求出网孔电流,各支路电流等于与之相关的网孔电流的代数和。
以图2-29为例,左边网孔为网孔1,右边网孔为网孔2,假设Ia、Ib为网孔电流,参考方向如图所示,选取网孔绕行方向与网孔电流参考方向一致,根据KVL可
将式(2.36)中的支路电流用网孔电流代替可得
整理后可得
这就是以网孔电流为未知量列出的KVL方程,称为网孔方程。
将式(2.37)写成一般形式
式(2.38)中R11=R1+R3、R22=R2+R3分别表示网孔1、2的自电阻(self resistance),其值为各网孔内全部电阻的总和。一般网孔绕行方向选择与网孔电流参考方向一致,所以自电阻总是正的。R12=R21=-R3表示网孔1和网孔2的公共电阻,称为互电阻(mutual resistance)。当通过网孔1、2的公共电阻的两个网孔电流参考方向一致时,互电阻为正;相反时互电阻为负。在选定网孔电流都是顺时针或者都是逆时针方向的情况下,互电阻都是负的。US11=US1、US22=-US2分别表示网孔1、2中所有电压源电压的代数和。当电压源电压的参考方向与网孔电流的参考方向一致时,电压源电压取负号,反之取正号。
根据上述分析所得结论,将网孔电流法的计算步骤归纳如下:
①选定各网孔电流的参考方向。一般选取网孔绕行方向与网孔电流的参考方向一致。
② 列网孔方程。方程个数与网孔个数相等。
③联立解方程,求出各网孔电流。
④ 选取支路电流的参考方向,根据支路电流与网孔电流的线性关系,求得各支路电流。
例2.10 用网孔电流法求图2-30中的各支路电流。(www.daowen.com)
解:图中有三个网孔,假设网孔1、2、3的网孔电流分别为Ia、Ib、Ic,其参考方向如图2-30所示。并选定绕行方向与网孔电流的参考方向一致,列网孔方程:
图2-30 例2.10电路图
整理可得
例2.11 用网孔电流法求图2-31中的各网孔电流。
解:图中有三个网孔,假设网孔1、2、3的网孔电流分别为Ia、Ib、Ic,其参考方向如图2-31所示。
2 A电流源在边界支路,该支路仅属于一个网孔,因此该网孔电流成为已知量。图中网孔电流与电流源电流方向相同,所以Ic=2 A。
1 A电流源在公共支路,有两个网孔电流Ia、Ib通过,需引入其端电压为新的未知量,其参考方向如图2-31所示。这时,因为新增一个未知量,所以必须增加一个网孔电流与该电流源电流之间的约束关系作为补充方程。选定绕行方向与网孔电流的参考方向一致,列电流Ia、Ib的网孔方程
图2-31 例2.11电路图
上式中Ic=2 A。补充一方程为
联立方程解得
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