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电路分析基础

系统化列方程:节点、网孔与参考方向

14 分钟

复杂电路不能靠逐段等效猜解。先选参考地和支路方向,再用节点电压法或网孔电流法建立结构化方程。方向可以任意,负答案只表示实际方向相反;中途偷偷改方向才会造成符号混乱。

节点电压法

对每个非参考节点写KCL,把支路电流用节点电压差除阻抗表示。连接地的独立电压源可直接固定节点;悬浮电压源形成超节点,还需补电压约束。

网孔电流法

平面电路可为独立网孔设电流,共享支路电流是网孔电流之差。电流源跨网孔时形成超网孔并补源约束。非平面网络不宜机械套网孔法。

受控源不能关闭

叠加时只关闭独立源,受控源保留,因为它代表电路内部关系。求含受控源的等效电阻时,可在端口加测试源计算V/I。

矩阵结构

节点导纳矩阵的对角是相连导纳和,非对角是节点间导纳负值。结构检查能发现漏支路;浮地或理想源环可能让矩阵奇异。

功率核对

按被动符号约定计算各元件功率,所有吸收与提供代数和应为零。功率平衡是强力自检,但不能证明每个支路都正确。

对含理想电压源与电流源的网络,还要检查约束是否互相冲突。两个不同理想电压源直接并联或不同理想电流源串联,会让方程无解;这反映模型不物理,不是求解器坏了。

练习:对含受控源电路分别列节点方程和端口测试源方程,并用功率守恒检查。

小纸条

叠加定理中为什么不能把受控源也关闭?