Altifigence Academy

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求解连接多个电源的节点

将电路图转化为一个节点方程,并核查支路电流。

看连接关系,不看绘图位置

理想导线连接的所有点属于同一节点,即使图中导线弯曲或使用重复网络标签。选择地,并标出未知节点电压。对于从节点 x 到 y 的每个电阻,离开 x 的电流为 (Vx−Vy)/R(V_x-V_y)/R。该表达同时给出大小和方向,无需猜测最终电流方向。

考虑未知节点 x:通过 10 kΩ 连接 5 V,通过 20 kΩ 连接地,通过 10 kΩ 连接理想 2 V 参考。以向外电流建立 KCL:(x−5)/10000+x/20000+(x−2)/10000=0(x-5)/10000+x/20000+(x-2)/10000=0。乘以 20000,得到 2x−10+x+2x−4=02x-10+x+2x-4=0,因此 x = 2.8 V。

理解负值支路

朝 5 V 节点的电流为 −0.22 mA,因此实际有 0.22 mA 从该电源流入 x。到地电流为 0.14 mA。朝 2 V 参考的电流为 0.08 mA。两条向外电流合计 0.22 mA。此例的 2 V 参考必须吸收电流;无法灌入电流的真实参考源不会保持假定电压。

支路从 x 向外的电流
x 通过 10 kΩ 到 5 V−0.22 mA
x 通过 20 kΩ 到地0.14 mA
x 通过 10 kΩ 到 2 V0.08 mA

因为所有电导为正,结果位于固定电势之间。也可将 x 理解为按电导加权的平均:各固定电压除以各自电阻后求和,再除以总电导。

谨慎扩展

两个未知节点需要建立两个 KCL 方程并联立求解。具有第三个连接的节点不能直接使用电阻串联简化。仿真前创建连接清单,包含元件名称、第一节点、第二节点和值。即使图形熟悉,错误导线也会改变方程。求解后检查残余电流是否为零;舍入允许,漏掉支路不允许。

自己试试

移除示例中的 2 V 支路。x 是多少?

阅读解释

(x − 5)/10 kΩ + x/20 kΩ = 0,因此 3x = 10,x = 3.333333 V。这是无负载的 10 kΩ/20 kΩ 分压器。

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