理论教育 网孔电流法求解含独立电流源电路

网孔电流法求解含独立电流源电路

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:因为独立电流源两端的电压由自身与外电路共同决定,如果电路中含有电流源,则需要做相应的处理,才可以用一般方法和观察法列写网孔电流方程。含独立电流源的电路有两种情况:一是无伴电流源;二是含有独立电流源与电阻的并联。由于多了独立电流源电压这一未知数,需要增补方程,因此,补充独立电流源的电流与网孔电流之间的关系方程,即独立电流源的电流等于该独立电流源上流过的所有网孔电流的代数和。

网孔电流法求解含独立电流源电路

网孔电流法是对网孔列写KVL 方程,每个元件两端的电压需要已知,或能够写出表达式。因为独立电流源两端的电压由自身与外电路共同决定,如果电路中含有电流源,则需要做相应的处理,才可以用一般方法和观察法列写网孔电流方程。含独立电流源的电路有两种情况:一是无伴电流源;二是含有独立电流源与电阻的并联。

1.电路中含有无伴电流源

当电路中含有无伴电流源时,考虑如下两种情况。

(1)当独立电流源只属于一个网孔时,该电流源的电流就是该网孔电流,其他网孔正常列写网孔电流方程。

【例2-8】 利用网孔电流法计算图2-10(a)所示电路的电流i。

图2-10 例2-8 电路

解:图2-10(a)所示电路中有两个网孔,网孔电流分别为il1和il2,参考方向如图2-10(b)所示。

对网孔Ⅰ列写网孔电流方程,即

该电路含有无伴电流源,且电流源只属于一个网孔Ⅱ,因此网孔Ⅱ的网孔电流就是该电流源电流,即网孔Ⅱ的网孔电流方程为

联立两个网孔电流方程,可求得

(2)当独立电流源属于两个网孔时,设独立电流源两端电压,然后把独立电流源作为电压源来列写方程。由于多了独立电流源电压这一未知数,需要增补方程,因此,补充独立电流源的电流与网孔电流之间的关系方程,即独立电流源的电流等于该独立电流源上流过的所有网孔电流的代数和。

【例2-9】 利用网孔电流法计算图2-11(a)电路中的电压u。

图2-11 例2-9 电路

解:图2-11(a)共有3 个网孔,网孔电流分别为il1、il2和il3,参考方向如图2-11(b)所示。该电路中含有无伴电流源,且无伴电流源属于两个网孔。因此,设电流源两端电压为u1,参考方向如图2-11(b)所示。对3 个网孔列写网孔电流方程为(www.daowen.com)

增补方程为

联立以上方程求解可得

电压u 为6 Ω 电阻两端的电压,应该等于6 Ω 电阻的阻值与其上流过的所有网孔电流代数和的乘积。6 Ω 电阻上有两个网孔电流il2和il3流过,il2的参考方向与u的参考方向相反,为非关联参考方向;il3的参考方向与u的参考方向相同,为相关联参考方向。因此,电路中的电压为

2.电路中含有独立电流源与电阻并联

当电路中独立电流源与电阻并联时,利用电源的等效变换将其转换为独立电压源与电阻的串联,再利用网孔电流法的一般方法或观察法列写网孔电流方程来分析和解决问题。但需要注意,该方法改变了电路的结构,如果求解电流源与其并联电阻的参数,则不可以使用该方法。

【例2-10】 利用网孔电流法计算如图2-12(a)电路中的电压u。

图2-12 例2-10 电路

解:图2-12(a)电路中电流源与电阻的并联,可以利用电源的等效变换等效为电压源与电阻的串联。电压源为4 A×1 Ω=4 V,串联的电阻为1 Ω。等效电路如图2-12(b)所示。但需要注意:因为等效是对外电路进行等效,如果计算电流源与其并联电阻的参数,则不可以进行以上等效。

网孔电流il1、il2、il3及其参考方向如图2-12(b)所示。

列写3 个网孔的网孔电流方程为

联立3 个方程可以求得

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