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1、2-3 节点分析法节点分析法-以节点电压为直接求解对象,依据KCL建立电路方程(节点电流方程),来分析求解电路的方法。1.节点电压方程的建立图示电路共有4个节点,依据KCL建立(n-1=3)个独立节点的电流方程为(0)G1G3G2G4i1iSi5G5i2i3i4建立节点电压方程,就是设法将节点电流方程中的各支路电流用节点电压来表示。下面分析节点方程的导出。(1)先选择一个参考节点,如图选择节点4为参考节点,节点、的节点电压分别为un1、un2、un3。(2)列KCL方程(0)G1G3G2G4i1iSi5G5i2i3i4以节点电压表示令:G11为节点的自电导,是所有与节点相连支路的电导之和G22
2、为节点的自电导,是所有与节点相连支路的电导之和G33为节点的自电导,是所有与节点相连支路的电导之和(0)G1G3G2G4i1iSi5G5i2i3i4另令:G12、G21为节点1和节点 2间的互电导,等于节点1和节点2公共支路的电导的负值G23、G32 为节点2和节点3间的互电导,是节点2和节点3间公共支路的电导的负值G31、G13 为节点3和节点1间的互电导,等于节点3和节点1公共支路的电导的负值(0)G1G3G2G4i1iSi5G5i2i3i4再令(0)G1G3G2G4i1iSi5G5i2i3i4iS11、iS22、iS33分别是电源输入给节点、节点、节点的电流的代数和(流入节点取“+”,从
3、节点流出取“”)注意到:节点电压方程可改写成2.节点方程的一般表示式电路含有 k 个节点的节点电压方程(k-1个)的表示式un(k-1)是下标(k-1)所示节点的节点电压;式中解方程组,可求出电路中各个节点的电压,再由各个节点电压,可求出电路中各支路电压和支路电流。G(k-1)(k-1)是下标(k-1)所示节点的自电导;G12、G21、G23、G32 是下标所示两节点间的互电导iS(k-1)(k-1)是电源输入给节点(k-1)的电流的代数和3.应用举例例题列出图示电路的节点方程解:(1)设参考节点如图所示(2)列节点方程(0)2A6A263列节点方程电源输入给节点的电流的代数和自电导互电导VV
4、例题求图示电路中的U1。因此,只需对节点1立节点方程即解得即U14V+12V5k3k已知un3=4Vun2=12V解:改画电路如图所示,电路有 4 个节点,以节点 4 为参考节点,列节点方程电路可改画为12V4V3k5kU1例题列出图示电路的节点方程解:以节点3为参考点,则节点1的节点电压为已知因此,只需对节点2和节点4列出节点方程节点2的自电导:节点4的自电导:要点:用节点分析法分析求解电路时,参考点可任意设定。若尽量使电压源跨接于节点与参考点之间,可简化分析(例如,我们选择节点 3 为参考点。注意到若选择节点 4 为参考点,有何不同?)。节点间的互电导:+US2134G3G1G2G4G5(
5、0)I电源输入节点的电流:节点方程为+12VI3I42例题求图示电路中 U 和 I+U本题要点:含受控源电路节点方程的建立解:电路共有三个节点,以节点3为参考点。列节点方程注意:若以节点 4为参考点,电压源 US 跨接在节点1与节点3之间,必须考虑电压源 US的电流 I 是流出节点1,流入节点3。节点方程中含有 I,因为 I 是受控电流源的控制量,它也是一个未知量,所以必须补充一个方程,需将 I 用节点电压表示。联立方程解得un 2=8 VI=1 A即 U=un 2=8 V需要增补方程+12VI3I42+U例题求图示电路中的 U1。解分析要点:不要忽略电流控制电压源的电流,设此电流为 I。(1)选择节点3为参考节点(2)列节点方程需补充思考:本题若以节点2为参考点,所列节点方程有何不同?节点节点un1 =120/7 17.14 Vun2 =48/7 VIa =24/7 AU1=un1=17.14 V解得:9A64217AIa+U1+3IaI