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

自電導(dǎo)×本節(jié)點電壓-Σ(互電導(dǎo)×相鄰節(jié)點電壓)= 流入本節(jié)點的所有電流源的電流的代數(shù)和
自電導(dǎo)(self conductance)是指與每個節(jié)點相連的所有電導(dǎo)之和,互電導(dǎo)(mutual conductance)是指連接兩個節(jié)點之間的支路電導(dǎo)。
節(jié)點電壓法分析電路的一般步驟
確定參考節(jié)點,并給其他獨立節(jié)點編號。列寫節(jié)點電壓方程,并求解方程,求得各節(jié)點電壓。由求得的節(jié)點電壓,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個節(jié)點,選取d為參考點,。其他三個獨立節(jié)點的節(jié)點電壓分別為
。
2. 列寫節(jié)點電壓方程
節(jié)點a:
節(jié)點b:
節(jié)點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)點電壓方程中,方程的左邊是與節(jié)點相連的電導(dǎo)上流出的電流之和,方程的右邊則是與節(jié)點相連的電流源流入該節(jié)點的電流之和。如果某個電流源上還串聯(lián)有一個電導(dǎo),那么該電導(dǎo)就不應(yīng)再計入自電導(dǎo)和互電導(dǎo)之中,因為該電導(dǎo)上的電流(與它串聯(lián)的電流源的電流)已經(jīng)計入方程右邊了。
例3.2-2 圖3.2-2所示電路,試列出它的節(jié)點電壓方程。
解:對于節(jié)點a,流入的電流源的支路上還串聯(lián)了一個電阻R1,在計算a點的自電導(dǎo)時,不應(yīng)再把R1計算進(jìn)去,所以a點的節(jié)點電壓方程為
b點的節(jié)點電壓方程為
2、彌爾曼定理
當(dāng)電路只有兩個節(jié)點時,這種電路稱為單節(jié)偶電路(single node-pair circuit)。對于單節(jié)偶電路,有彌爾曼定理。
彌爾曼定理:對于只有兩個節(jié)點的單節(jié)偶電路,節(jié)偶電壓等于流入獨立節(jié)點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,列寫節(jié)點電壓方程。利用“電壓源的電壓等于其跨接的兩個獨立節(jié)點的節(jié)點電壓之差”這個關(guān)系,再補(bǔ)充一個方程式,聯(lián)立求解。
2、無伴電壓源
電壓源的一端與參考點相連
結(jié) 論
電壓源一端與參考點相連,另一端的節(jié)點電壓就是電壓源的電壓,節(jié)點電壓方程減少一個。
方法二 超節(jié)點(super node)方法
虛線框當(dāng)作一個超節(jié)點處理,列寫節(jié)點電壓方程。
注 意:列寫這個超節(jié)點的方程時,其中的“自電導(dǎo)×本節(jié)點電壓”這一項應(yīng)包括兩個部分,即組成該超節(jié)點的每個節(jié)點的電壓與其相應(yīng)的自電導(dǎo)的乘積。