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1.5 单回路及单节偶电路
本节分析的电路是只需列一个KVL或KCL方程就可以求解的简单电路。单回路电路是只有一个回路的电路,依据一个KVL方程及元件VCR关系即可以求解;单节偶电路是只包含一对节点的电路,依据一个KCL方程及元件VCR关系即可以求解。下面通过具体例子来说明这类简单电路。
【例1-8】 图1-31所示直流电路是单回路电路,电路中各元件参数均已给定,试求流经各元件的电流及电源的功率。
图1-31 例1-8图
解 (1)由KCL可知,单回路电路的电流是同一个电流,设定图1-31中I为电流的参考方向。
(2)为方便计,各电阻电压与电流采用关联参考方向。
(3)对回路列写KVL方程,得
(4)把各元件的VCR代入上式,得IR1+US2+IR2+IR3-US1=0,
解得
(5)计算电源功率。
对于US1,其电压、电流为非关联参考方向,电源功率为
对于US2,其电压、电流为非关联参考方向,电源功率为
进一步计算各电阻的吸收功率,得
可以发现,电路中元件吸收的总功率等于元件供出的总功率,即
它是能量守恒定律在电路中的必然反映。式(1-32)称为电路的功率平衡方程,也可表示为
若电流、电压是随时间变化的变量,则电路功率平衡方程可表示为
在电路分析中常用功率平衡来校验答案。
【例1-9】 图1-32所示为单节偶电路。电流源某瞬时电流iS1=6A,iS2=3A,电路中电阻参数已给定。试求该瞬时各元件的电压和电流值。
图1-32 例1-9图
解 (1)由KVL可知,单节偶电路各元件的端电压是相同的。设定图1-32中u为电压的参考方向。
(2)为方便计,各电阻电流与电压采用关联参考方向。
(3)对电路任一节点列写KCL方程,得
(4)把各元件的VCR代入上式,得
解得