復(fù)雜直流電路的分析方法

劉玲麗

摘要

復(fù)雜直流電路是電路知識(shí)中的難點(diǎn)但同時(shí)也是電路知識(shí)中的重點(diǎn)，復(fù)雜直流電路中包含歐姆定律、疊加原理、基爾霍夫定理等等知識(shí)，所以計(jì)算、分析的過程比較復(fù)雜。筆者在文中對(duì)復(fù)雜直流電路的分析方法，做出了相關(guān)的分析。

【關(guān)鍵詞】電路 復(fù)雜直流電路 分析方法

復(fù)雜直流電路中的復(fù)雜，并不是指電路中的線路很復(fù)雜或者說其中的元件比較多，而是指在負(fù)載之流電路中不能單純的用串聯(lián)、并聯(lián)的分析法化簡(jiǎn)為無，也就是說復(fù)雜直流電路不能夠用閉合歐姆定律的思路進(jìn)行分析、解題。同時(shí)，復(fù)雜直流電路的解題方法也比較多，筆者在下文中對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的闡述。簡(jiǎn)單來說，復(fù)雜直流電路的分析，就是先要將復(fù)雜直流電路轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單直流電路，因此筆者在下文中闡述的分析方法，必須是以掌握了簡(jiǎn)單直流電路為基礎(chǔ)，這樣才能夠避免在分析的過程中出現(xiàn)相應(yīng)的困難。

1疊加定理

復(fù)雜直流電路屬于線性電路的一種，而疊加定理屬于線性電路的基本原理。疊加定理說明了線性電路的基本特性，即電源在電路中對(duì)其影響是獨(dú)立的，所以在復(fù)雜直流電路中，需要以電源為基礎(chǔ)，然后把電源相關(guān)的電路圖畫出來，并且根據(jù)電路的作用，分析其中的電壓、電流方向，然后再運(yùn)動(dòng)歐姆定律和串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行分析、計(jì)算，最后再根據(jù)電流的方向，確定各個(gè)電流的相互作用，分析電路中電壓、電流疊加之后的數(shù)值是相減或者相加。只是應(yīng)用疊加定理的時(shí)候要注意，該定理只適用于線性電路，并且只能夠針對(duì)電流、電壓，不能計(jì)算相關(guān)的功率，所以該方式有著一定的局限性，在實(shí)際應(yīng)用的過程中可以對(duì)P=12R或者P=U2/R對(duì)其進(jìn)行思考、分析。

2支路電流法

首先需要對(duì)支路、節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)孔、回路這幾個(gè)概念有著充分的了解，才能夠全面了解基爾霍夫定律?；鶢柣舴蚨梢彩菓?yīng)用支路電流法的基礎(chǔ)，筆者將具體的解題方法分為了以下幾個(gè)步驟：第一步，首先要假設(shè)電路中各個(gè)支路的電流方向以及網(wǎng)孔的繞行方向;第二步，根據(jù)節(jié)點(diǎn)列出相應(yīng)的方程式，并且方程式中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量要減1，比如節(jié)點(diǎn)數(shù)量為A那么就要列出（A.1）;第三步，再根據(jù)電路圖中的回路列出相應(yīng)的回路電壓方程，方程的數(shù)據(jù)為支路的數(shù)量減去節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，假設(shè)支路的數(shù)量為B那么方程式就為[B.（A.1）];最后一步，要以基爾霍夫定律為基礎(chǔ)，然后應(yīng)用消元法為解題的方程原則，如果方程式解開之后的數(shù)值為正數(shù)，那么此前所假定的電流方向就和電流的實(shí)際方向一致，如果方程式解開之后的數(shù)值為負(fù)數(shù)，那么此前所假定的電流方向就和電流的實(shí)際方向相反。這種方式只適用于支路較少的復(fù)雜直流電路，如果支路過多，那么就會(huì)存在解題困難的情況。

舉個(gè)例子， 如圖1所示， 己知E2=E1=17V，R1=lΩR2=5QR3=2Ω，設(shè)問R3上的電流I5的數(shù)值是多少？

這是一個(gè)典型的復(fù)雜直流電路，有多種方式能能夠進(jìn)行使用，筆者在下文中闡述了一個(gè)采用支路電流法的計(jì)算方式，該方式也是計(jì)算復(fù)雜直流電路最簡(jiǎn)單、最基本的方法，在支路電流法中電流是其中的未知數(shù)據(jù)，然后以基爾霍夫定律為解題的基礎(chǔ)，將節(jié)點(diǎn)電流的方程式以及回路電壓的方程式理出來，揭開方程就能夠得到各個(gè)支路中的電流數(shù)據(jù)。假設(shè)電路中有A條支路以及有B個(gè)節(jié)點(diǎn)，那么就可以列出（B-l）個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的方程式，以及[a- （b-l）]的獨(dú)立回路方程式。從圖1可以明顯的看出，這個(gè)電路中有著3條支路，所以根據(jù)基爾霍夫定律列出相應(yīng)的方程，然后將E2=E1=17V，Rl=lΩR2=5ΩR3=2Q帶入方程式中進(jìn)行計(jì)算，就能夠計(jì)算出I3中的電流為6A。

3戴維南定理

戴維南定理是應(yīng)對(duì)高考的時(shí)候應(yīng)用的最多的復(fù)雜直流電路解題方法，在遇見復(fù)雜直流電路常規(guī)題型的時(shí)候，可以將解題的步驟分為以下幾步：第一步，應(yīng)用電位或者是KVL進(jìn)行運(yùn)算，將開路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)作為解題的基礎(chǔ)，然后將開路電壓等效作為一個(gè)等效電壓源，并且要斷開需要計(jì)算的電路支路以及元件。第二步，這里和疊加原理一樣，要將電源的數(shù)值置零，然后根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)算其中的等效電阻。第三步，首先要把源二端網(wǎng)絡(luò)等效作為復(fù)雜直流電路中的一個(gè)實(shí)際電壓源，然后再把第一步中斷開的支路和元件“連接”，再在這個(gè)基礎(chǔ)上應(yīng)用閉合電路歐姆定律對(duì)己知的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。這三步雖然說起來比較簡(jiǎn)單，但是這三步就已經(jīng)包含了三個(gè)知識(shí)內(nèi)容，不僅涉及到了電位計(jì)算、閉合電路歐姆定律計(jì)算還涉及到了電阻混聯(lián)計(jì)算。只要牢牢的掌握了這三點(diǎn)，應(yīng)用戴維南定理對(duì)復(fù)雜直流電路進(jìn)行分析并不難。但是在實(shí)際解題的時(shí)候卻經(jīng)常出現(xiàn)在斷開了元件或者斷開了支路之后，剩下的源二端網(wǎng)絡(luò)仍然沒有被簡(jiǎn)化，其實(shí)還是一個(gè)復(fù)雜電路，針對(duì)這種情況，就需要應(yīng)用復(fù)雜直流電路的計(jì)算方法對(duì)其進(jìn)行二次計(jì)算。

綜上所述，復(fù)雜直流電路的分析相對(duì)來說比較復(fù)雜，并且復(fù)雜直流電路的解題方法也非常多，為了增加解題的效率以及質(zhì)量?？梢詫?duì)上述的幾種方式都進(jìn)行針對(duì)性的聯(lián)系，這一方面能夠鍛煉解題者的思維能力，另一方面也能夠積累相應(yīng)的解題經(jīng)驗(yàn)，這樣在解題的過程中就能夠盡量應(yīng)用較為簡(jiǎn)單的解題方法。并且，為了增加對(duì)復(fù)雜直流電路的認(rèn)識(shí)，在對(duì)其進(jìn)行分析的過程中，可以應(yīng)用相應(yīng)的電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行理解。

參考文獻(xiàn)

[1]吳迪.復(fù)雜直流電路計(jì)算方法技巧淺析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2017 （11）：213.

[2]龍雄.復(fù)雜直流電路的電路分析方法研究[J].電子世界，2016 （16）：117 -117.

[3]胡華安.活用戴維寧定理，提高復(fù)雜直流電路解題效率[J].職業(yè)教育，2016 （06）： 73-74，80.

[4]鈕克芳，用節(jié)點(diǎn)電壓法分析復(fù)雜直流電路[J].考試周刊，2013 （95）：140-142.

[5]張小紅，《電工技術(shù)》復(fù)雜直流電路題解的方法和要點(diǎn)[J].課程教育研究（新教師教學(xué)），2013 （19）： 260-260.