2022-2023学年高二物理竞赛课件：支路电流法

支路电流法 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。 对上图电路 支路数： b=3 结点数：n =2 1 2 b a + - E2 R2 + - R3 R1 E1 I1 I3 I2 3 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 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 电路如图。U1＝10V，IS＝2A，R1＝1Ω， R2＝2Ω，R3＝5 Ω ，R＝1 Ω。(1) 求电阻R中的电流I；(2)计算理想电压源U1中的电流IU1和理想电流源IS两端的电压UIS；(3)分析功率平衡。 解：(1)由电源的性质及电源的等效变换可得： a I R IS b I1 R1 (c) IR1 I R1 R IS R3 + _ IU1 +_ UIS U R2 +_ U1 a b (a) a I R1 R IS +_ U1 b (b) 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 (2)由图(a)可得： 理想电压源中的电流 理想电流源两端的电压 a I R IS b I1 R1 (c) a I R1 R IS +_ U1 b (b) 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 各个电阻所消耗的功率分别是： 两者平衡： (60+20)W=(36+16+8+20)W 80W=80W (3)由计算可知，本例中理想电压源与理想电流源 都是电源，发出的功率分别是： 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 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。 b a + - E2 R2 + - R3 R1 E1 I1 I3 I2 对结点 a： 例1 ： 1 2 I1+I2–I3=0 对网孔1： 对网孔2： I1 R1 +I3 R3=E1 I2 R2+I3 R3=E2 支路电流法的解题步骤: 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 (1) 应用KCL列(n-1)个结点电流方程 因支路数 b=6， 所以要列6个方程。 (2) 应用KVL选网孔列回路电压方程 (3) 联立解出 IG 支路电流法是电路分析中最基本的方法之一，但当支路数较多时，所需方程的个数较多，求解不方便。 例2： a d b c E – + G R3 R4 R1 R2 I2 I4 IG I1 I3 I 对结点 a： I1 – I2 –IG = 0 对网孔abda：IG RG – I3 R3 +I1 R1 = 0 对结点 b： I3 – I4 +IG = 0 对结点 c： I2 + I4 – I = 0 对网孔acba：I2 R2 – I4 R4 – IG RG = 0 对网孔bcdb：I4 R4 + I3 R3 = E 试求检流计中的电流IG。 RG 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 支路数b =4，但恒流源支路的电流已知，则未知电流只有3个，能否只列3个方程？ 例3：试求各支路电流。 b a I2 I3 42V + – I1 12 6 7A 3 c d 1 2 支路中含有恒流源。 可以。 注意： (1) 当支路中含有恒流源时，若在列KVL方程时，所选回路中不包含恒流源支路，这时，电路中有几条支路含有恒流源，则可少列几个KVL方程。 (2) 若所选回路中包含恒流源支路，则因恒流源两端的电压未知，所以，有一个恒流源就出现一个未知电压，因此，在此种情况下不可少列KVL方程。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 (1) 应用KCL列结点电流方程 支路数b =4，但恒流源支路的电流已知，则未知电流只有3个，所以可只列3个方程。 (2) 应用KVL列回路电压方程 (3) 联立解得：I1= 2A， I2= –3A， I3=6A 例3：试求各支路电流。 对结点 a： I1 + I2 –I3 = – 7 对回路1：12I1 – 6I2 = 42 对回路2：6I2 + 3I3 = 0 b a I2 I3 42V + – I1 12 6 7A 3 c d 当不需求a、c和b、d间的电流时，(a、c)( b、d)可分别看成一个结点。 支路中含有恒流源。 1 2 因所选回路不包含恒流源支路，所以，3个网孔列2个KVL方程即可。 下一页 总目录 章目录 返回 上一页 (1) 应