对于一个含有n 个结点、b 条支路的电路可以列写(n-1)个独立的KCL 方程,(b-n+1)个独立的KVL 方程,如果把电阻的VCR 方程(u=Ri)或支路的VCR 方程代入到KVL 方程中,则KVL 方程就变成了含有支路电流的方程。将KVL 方程与KCL 方程联立,就可以得到以支路电流为变量的b 个独立的方程,这种分析方法称为支路电流法。
支路电流法列写的是KCL 方程和KVL 方程,方程列写方便、直观,但方程数较多,适用于支路数目不多的电路分析。
根据以上分析,可以得到支路电流法的解题方法与步骤如下:
(1)在电路图上标出各支路电流和电压的参考方向;
(2)从电路的n 个结点中任意选择(n-1)个结点列写KCL 方程;
(3)选择(b-n+1)个回路,指定回路的绕行方向,结合元件的特性(VCR 方程)列写用支路电流表示的KVL 方程;
(4)联立KCL 和KVL 方程,求解上述b 个方程,得到b 条支路的支路电流;
(5)进一步计算支路电压或进行其他分析。
【例2-1】 在如图2-2(a)所示电路中,已知uS1=12 V,uS2=20 V,R1=3 Ω,R2=2 Ω,R3=5 Ω,用支路电流法计算各支路电流。(www.daowen.com)
图2-2 例2-1 电路
解:标出各支路电流,符号及参考方向如图2-2(b)所示,参考方向可以任意标示。电路中有2 个结点,因此,可以列写n-1=2-1=1 个独立的KCL 方程。
①对结点a 列写KCL 方程,即
②对回路Ⅰ、回路Ⅱ分别列写KVL 方程,绕行方向如图2-2(b)所示,同时把电阻的VCR 方程(u=Ri)代入KVL 方程。
③联立KCL、KVL 方程求解,得:
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