第一题仅用KVL
做题步骤:
1.规定正方向。
不妨规定顺时针为正方向。规定方向的主要目的是确定各个元器件的电压是降压还是升压。
2.假设各个未知元器件的电压值和正负方向。如图
3.数清回路数量,以回路为单位列KVL方程
以回路1列KVL方程,升压为负,降压为正,代数和为0。不妨按照顺时针从a开始,a-c-b-d-e-a完成一个回路。首先遇到 U1,根据我们规定的正方向(顺时针)和 U1 的正负(从U1+ 到U1-),所以U1为降压,同理,U2为降压,1V,U3,3V也为降压,-2V 是从负端到正端,尽管它的值是-2,它是降压还是升压仅与正负端有关,和具体数值无关
接下来列回路2的KVL方程,同样是顺时针,不妨以b为起点,b-c-d-b。需要注意的是,回路不同,不同元器件的升降压也不同,如1V在回路1是降压,在回路2,从b到c,先经过负端,再到正端,则是升压,U3同理。
最后我们要求的Uab,其实是指Ua-Ub,即顺时针从a到b,降压降了多少:U1+U2+1
第二题、KVL,KCL
做题步骤
1.规定顺时针为正方向,为KVL,KCL方程做准备
2.假设各未知支路的电流大小即方向,如图(i1,i2方向自己定义,i3方向题目已经给出,总共三个结点)
对结点1列KCL,流入的电流为正,流出为负,流入流出代数和为零
同理,列出结点2和3的KCL方程
四个未知数,三个方程,还差一个KVL方程,第一题给的全是电压,第二题给的是电流,但是给出了各元器件的电阻,电压 = 电阻 * 电流zheng。这里的电压升降如何确定?我们在解题第一步就规定了顺时针为正方向,所以顺时针流过电流的元器件为降压,这里i1,i2,I都是顺时针,所以都为降压,在KVL方程里都是正值(反之,方向相反就是升压,负值)。
最后解的 I = -7V 。
回路数的确定
在第一题里可以看到 a-c-b-d-e-a 和 b-c-d-b 两个回路,其实 a-c-d-e-a 也是一个回路。这三个回路列的KVL方程任意两个都是等价的,任意两个KVL方程都可以通过加减得到第三个回路的KVL方程。
为何要规定方向
相比高中物理电路部分,大学里多了规定电路方向,电流方向,电压正负。其实我们知道,顺时针的-2A电流就相当于逆时针流的+2A电流。倘若一个电流大小未知,我们是不是要假设为正还是为负再来分类讨论。而用大学里规定方向的方法可以忽略各电流数值的正负,KVL和KCL里各量的正负完全根据我们定义的方向来辨别,和它本身的正负无关,更有普适性,也更方便。
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