凡不能用電阻串并聯(lián)等效變換化簡的電路,一般稱為復(fù)雜電路。在計算復(fù)雜電路的各種方法中,支路電流法是最基本的方法之一。它是以各支路電流為未知量,應(yīng)用基爾霍夫電流定律(kcl)和基爾霍夫電壓定律(kvl)分別對結(jié)點和回路列寫方程組的電路分析方法。
列方程時,必須先在電路圖上選定好未知支路電流以及電壓或電動勢的參考方向。對于有n個結(jié)點、b條支路的電路,要求解支路電流,未知量共有b個。只要列出b個獨立的電路方程,便可以求解這b個變量。
獨立方程的列寫:
①從電路的n個結(jié)點中任意選擇n-1個結(jié)點列寫kcl方程;
②選擇基本回路列寫b-(n-1)個kvl方程。
現(xiàn)以圖所示的電路為例,來說明支路電流法的應(yīng)用。在本電路中,支路數(shù)b=6,結(jié)點數(shù)n=4,共需列出6個獨立方程。電動勢和電流的參考方向如圖中所示。
圖 支路電流法應(yīng)用舉例
首先,應(yīng)用基爾霍夫電流定律(kcl)對分別對結(jié)點①②③列出
(1)
然后,應(yīng)用基爾霍夫電壓定律列出其余b-(n-1)個kvl方程。對網(wǎng)孔列寫kvl方程的數(shù)目恰好等于b-(n-1)。
(2)
應(yīng)用基爾霍夫電流定律和電壓定律一共可列出(n-1)+b-(n-1)=b個獨立方程,所以能解出b個支路電流。
支路電流法的一般步驟:
①標定各支路電流(電壓)的參考方向;
②選定(n–1)個結(jié)點,列寫其kcl方程;
③選定b–(n–1)個獨立回路,指定回路繞行方向,結(jié)合kvl和支路方程列寫;
④求解上述方程,得到b個支路電流;
⑤進一步計算支路電壓和進行其它分析。
支路電流法的特點:
支路法列列寫的是kcl和kvl方程,所以方程列寫方便、直觀,但方程數(shù)較多,宜于在支路數(shù)不多的情況下使用。
例1求各支路電流及各電壓源發(fā)出的功率。
圖1
分析:應(yīng)用支路電流法以i1、i2、i3為求解變量;結(jié)點數(shù)n=2,支路數(shù)b=3,只能列寫(n–1)=1個獨立kcl方程;余下b–(n–1)=2個方程,需要對網(wǎng)孔列寫kvl方程。
解:
解得