分析電路的10大方法

電路：由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電回路，稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產生電勢差，電路連通時即可工作。

電流的存在可以通過一些儀器測試出來，如電壓表或電流表偏轉、燈泡發光等；按照流過的電流性質，一般把它分為兩種：直流電通過的電路稱為“直流電路”，交流電通過的電路稱為“交流電路”。

電路問題計算的先決條件是正確識別電路，搞清楚各部分之間的連接關系。對較復雜的電路應先將原電路簡化為等效電路，以便分析和計算。識別分析電路的方法很多，現結合具體實例介紹十種方法。

01特征識別法

串并聯電路的特征是；串聯電路中電流不分叉，各點電勢逐次降低，并聯電路中電流分叉，各支路兩端分別是等電勢，兩端之間等電壓。根據串并聯電路的特征識別電路是簡化電路的一種最基本的方法。

例1．試畫出圖1所示的等效電路

解析：解：設電流由A端流入，在a點分叉，b點匯合，由B端流出。支路a—R1—b和a—R2—R3(R4)—b各點電勢逐次降低，兩條支路的a、b兩點之間電壓相等，故知R3和R4并聯后與R2串聯，再與R1并聯，等效電路如圖2所示。

02

伸縮翻轉法

在實驗室接電路時常常可以這樣操作，無阻導線可以延長或縮短，也可以翻過來轉過去，或將一支路翻到別處，翻轉時支路的兩端保持不動；

導線也可以從其所在節點上沿其它導線滑動，但不能越過元件。這樣就提供了簡化電路的一種方法，我們把這種方法稱為伸縮翻轉法。

例2．畫出圖3的等效電路

解析：解：先將連接a、c節點的導線縮短，并把連接b、d節點的導線伸長翻轉到R3—C—R4支路外邊去，如圖4。

再把連接a、C節點的導線縮成一點，把連接b、d節點的導線也縮成一點，并把R5連到節點d的導線伸長線上(圖5)。由此可看出R2、R3與R4并聯，再與R1和R5串聯，接到電源上。

03

電流走向法

電流是分析電路的核心。從電源正極出發(無源電路可假設電流由一端流入另一端流出)順著電流的走向，經各電阻繞外電路巡行一周至電源的負極，凡是電流無分叉地依次流過的電阻均為串聯，凡是電流有分叉地分別流過的電阻均為并聯。

例3．試畫出圖6所示的等效電路

解：電流從電源正極流出過A點分為三路(AB導線可縮為一點)，經外電路巡行一周，由D點流入電源負極。第一路經R1直達D點，第二路經R2到達C點，第三路經R3也到達C點，顯然R2和R3接聯在AC兩點之間為并聯。

二、三絡電流同匯于c點經R4到達D點，可知R2、R3并聯后與R4串聯，再與R1并聯，如圖7所示。

04

等電勢法

在較復雜的電路中往往能找到電勢相等的點，把所有電勢相等的點歸結為一點，或畫在一條線段上。當兩等勢點之間有非電源元件時，可將之去掉不考慮；當某條支路既無電源又無電流時，可取消這一支路。我們將這種簡比電路的方法稱為等電勢法。

例4．如圖8所示，已知R1=R2=R3=R4=2Ω，求A、B兩點間的總電阻。

解析：設想把A、B兩點分別接到電源的正負極上進行分析，A、D兩點電勢相等，B、C兩點電勢也相等，分別畫成兩條線段。電阻R1接在A、C兩點，也即接在A、B兩點；

R2接在C、D兩點，也即接在B、A兩點；R3接在D、B兩點，也即接在A、B兩點，R4也接在A、B兩點，可見四個電阻都接在A、B兩點之間均為并聯(圖9)。所以，PAB=3Ω。

05

支路節點法

節點就是電路中幾條支路的匯合點。所謂支路節點法就是將各節點編號(約定；電源正極為第1節點，從電源正極到負極，按先后次序經過的節點分別為1、2、3……)，從第1節點開始的支路，向電源負極畫。

可能有多條支路(規定：不同支路不能重復通過同一電阻)能達到電源負極，畫的原則是先畫節點數少的支路，再畫節點數多的支路。然后照此原則，畫出第2節點開始的支路。余次類推，最后將剩余的電阻按其兩端的位置補畫出來。

例5．畫出圖10所示的等效電路。

解析：圖10中有1、2、3、4、5五個節點，按照支路節點法原則，從電源正極(第1節點)出來，節點數少的支路有兩條：R1、R2、R5支路和R1、R5、R4支路。取其中一條R1、R2、R5支路，畫出如圖11。

再由第2節點開始，有兩條支路可達負極，一條是R5、R4，節點數是3，另一條是R5、R3、R5，節點數是4，且已有R6重復不可取。所以應再畫出R5、R4支路，最后把剩余電阻R3畫出，如圖12所示。

06

幾何變形法

幾何變形法就是根據電路中的導線可以任意伸長、縮短、旋轉或平移等特點，將給定的電路進行幾何變形，進一步確定電路元件的連接關系，畫出等效電路圖。

例6．畫出圖13的等效電路

解析：使ac支路的導線縮短，電路進行幾何變形可得圖14，再使ac縮為一點，bd也縮為一點，明顯地看出R1、R2和R5三者為并聯，再與R4串聯(圖15)。

07

撤去電阻法

根據串并聯電路特點知，在串聯電路中，撤去任何一個電阻，其它電阻無電流通過，則這些電阻是串聯連接；在并聯電路中，撤去任何一個電阻，其它電阻仍有電流通過，則這些電阻是并聯連接。

解析：仍以圖13為例，設電流由A端流入，B端流出，先撤去R2，由圖16可知R1、R3有電流通過。再撤去電阻R1，由圖17可知R2、R3仍有電流通過。同理撤去電阻R3時，R1、R2也有電流通過由并聯電路的特點可知，R1、R2和R3并聯，再與R4串聯。

08

獨立支路法

讓電流從電源正極流出，在不重復經過同一元件的原則下，看其中有幾條路流回電源的負極，則有幾條獨立支路。未包含在獨立支路內的剩余電阻按其兩端的位置補上。應用這種方法時，選取獨立支路要將導線包含進去。

方案一：選取A—R2—R3—C—B為一條獨立支路，A—R1—R5—B為另一條獨立支路，剩余電阻R4接在D、C之間，如圖19所示。

例7．畫出圖18的等效電路。

方案二：選取A—R1—D—R4—C—B為一條獨立支路，再分別安排R2、R3和R5，的位置，構成等效電路圖20。

方案三：選取A—R2—R3—C—R4—D—R5—B為一條獨立支路，再把R1接到AD之間，導線接在C、B之間，如圖21所示，結果仍無法直觀判斷電阻的串并聯關系，所以選取獨立支路時一定要將無阻導線包含進去。

09

節點跨接法

將已知電路中各節點編號，按電勢由高到低的順序依次用1、2、3……數碼標出來(接于電源正極的節點電勢最高，接于電源負極的節點電勢最低，等電勢的節點用同一數碼，并合并為一點)。然后按電勢的高低將各節點重新排布，再將各元件跨接到相對應的兩節點之間，即可畫出等效電路。

例8．畫出圖22所示的等效電路。

解析：節點編號：如圖22中所示。

節點排列：將1、23節點依次間隔地排列在一條直線上，如圖23。

元件歸位：對照圖22，將R1、R2、R3、R4分別跨接在排列好的1、2得等效電路如圖24。

10

電表摘補法

若復雜的電路接有電表，在不計電流表A和電壓表V的內阻影響時，由于電流表內阻為零，可摘去用一根無阻導線代替；由于電壓表內阻極大，可摘去視為開路。用上述方法畫出等效電 搞清連接關系后，再把電表補到電路對應的位置上。

例9．如圖25的電路中，電表內阻的影響忽略不計，試畫出它的等效電路。

解析：先將電流表去，用一根導線代摘替，再摘去電壓表視為開路，得圖26。然后根據圖25把電流表和電壓表補接到電路中的對應位置上，如圖27所示。