結(jié) 論:用3個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓表示了6個(gè)支路電壓。進(jìn)一步減少了方程數(shù)。
1、節(jié)點(diǎn)電壓方程
根據(jù)KCL,可得圖3.2-1電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程

自電導(dǎo)×本節(jié)點(diǎn)電壓-Σ(互電導(dǎo)×相鄰節(jié)點(diǎn)電壓)= 流入本節(jié)點(diǎn)的所有電流源的電流的代數(shù)和
自電導(dǎo)(self conductance)是指與每個(gè)節(jié)點(diǎn)相連的所有電導(dǎo)之和,互電導(dǎo)(mutual conductance)是指連接兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的支路電導(dǎo)。
節(jié)點(diǎn)電壓法分析電路的一般步驟
確定參考節(jié)點(diǎn),并給其他獨(dú)立節(jié)點(diǎn)編號(hào)。列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程,并求解方程,求得各節(jié)點(diǎn)電壓。由求得的節(jié)點(diǎn)電壓,再求其他的電路變量,如支路電流、電壓等。
例3.2-1 圖3.2-1所示電路中,G1=G2=G3=2S,G4=G5=G6=1S, ,
,求各支路電流。
解:1. 電路共有4個(gè)節(jié)點(diǎn),選取d為參考點(diǎn),。其他三個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓分別為
。
2. 列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程
節(jié)點(diǎn)a:
節(jié)點(diǎn)b:
節(jié)點(diǎn)c:
代入?yún)?shù),并整理,得到
解方程,得
3. 求各支路電流
特 別 注 意:節(jié)點(diǎn)電壓方程的本質(zhì)是KCL,即Σ(流出電流) =Σ(流入電流),在節(jié)點(diǎn)電壓方程中,方程的左邊是與節(jié)點(diǎn)相連的電導(dǎo)上流出的電流之和,方程的右邊則是與節(jié)點(diǎn)相連的電流源流入該節(jié)點(diǎn)的電流之和。如果某個(gè)電流源上還串聯(lián)有一個(gè)電導(dǎo),那么該電導(dǎo)就不應(yīng)再計(jì)入自電導(dǎo)和互電導(dǎo)之中,因?yàn)樵撾妼?dǎo)上的電流(與它串聯(lián)的電流源的電流)已經(jīng)計(jì)入方程右邊了。
例3.2-2 圖3.2-2所示電路,試列出它的節(jié)點(diǎn)電壓方程。
解:對(duì)于節(jié)點(diǎn)a,流入的電流源的支路上還串聯(lián)了一個(gè)電阻R1,在計(jì)算a點(diǎn)的自電導(dǎo)時(shí),不應(yīng)再把R1計(jì)算進(jìn)去,所以a點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓方程為
b點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓方程為
2、彌爾曼定理
當(dāng)電路只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí),這種電路稱為單節(jié)偶電路(single node-pair circuit)。對(duì)于單節(jié)偶電路,有彌爾曼定理。
彌爾曼定理:對(duì)于只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的單節(jié)偶電路,節(jié)偶電壓等于流入獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的所有電流源電流的代數(shù)和除以節(jié)偶中所有電導(dǎo)之和。
二、含有電壓源的電路
1、有伴電壓源
結(jié) 論:如果電路中的電壓源是有伴電壓源,將有伴電壓源等效成有伴電流源。
方法一 把電壓源當(dāng)電流源處理
把電壓源當(dāng)作電流源看待,并設(shè)定電壓源的電流,列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程。利用“電壓源的電壓等于其跨接的兩個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓之差”這個(gè)關(guān)系,再補(bǔ)充一個(gè)方程式,聯(lián)立求解。
2、無(wú)伴電壓源
電壓源的一端與參考點(diǎn)相連
結(jié) 論
電壓源一端與參考點(diǎn)相連,另一端的節(jié)點(diǎn)電壓就是電壓源的電壓,節(jié)點(diǎn)電壓方程減少一個(gè)。
方法二 超節(jié)點(diǎn)(super node)方法
虛線框當(dāng)作一個(gè)超節(jié)點(diǎn)處理,列寫(xiě)節(jié)點(diǎn)電壓方程。
注 意:列寫(xiě)這個(gè)超節(jié)點(diǎn)的方程時(shí),其中的“自電導(dǎo)×本節(jié)點(diǎn)電壓”這一項(xiàng)應(yīng)包括兩個(gè)部分,即組成該超節(jié)點(diǎn)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓與其相應(yīng)的自電導(dǎo)的乘積。