电工技术(电工学Ⅰ)
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1.1.2 电路结构的基本元素(节点、支路、回路和网孔)

电路元件相互连接组成了各种网络拓扑连接结构,如串联、并联或混联。将一些二端元件首尾相连就构成了一条串联的支路;而将一些二端元件的其中一端连接在一起,另外一端也连接在一起就构成了并联电路;若将一些元件既有串联,又有并联的连接就构成混联电路。

电路的网络拓扑结构基本元素归纳起来有4种:节点、支路、回路和网孔。下面结合图1-6的电路来分别说明。

1.节点

所谓节点是指三个或三个以上电路元件的连接点。节点在电路中通常用实心圆点来表示。而由两个元件连接的点不作为电路网络中定义的“节点”,一般称为“焊接点”,因为两个元件连接串联为同一条支路。当然也可以称其为“广义节点”,如图1-6所示中的节点a、d。另外,若两个或多个节点被(无阻导线)短路,则这些节点可以经过合并,等效为一个节点。所以,图1-6中节点e的两个点可以等效为一个节点,如图1-7所示。这样电路中就只有三个等效节点了,即节点b、节点c和节点e。

图1-6 支路、节点、回路

图1-7与图1-6等效的三节点电路

2.支路

所谓支路是指连接两个节点的通路。支路中包含有一个或几个元件串联连接,并流过同一个电流,这个电流称为支路电流。在图1-7中,有5条支路:支路bae、支路be、支路bc、支路ce、支路cde。其中,支路bae和支路cde包含有电源,称为有源支路(也称为含源支路);支路be、支路bc和支路ce不含有电源,称为无源支路。

3.回路

所谓回路是指电路中的任何闭合路径。图1-7中有6个回路:回路abea、回路bceb、回路cdec、回路abcea、回路bcdeb、回路abcdea。

4.网孔

所谓网孔是指其中不含有任何其他回路的闭合路径。如图1-7中有3个网孔:网孔abea、网孔bceb和网孔cdec。网孔可看做是回路的特例。在复杂连接的电路网络中,往往网孔比回路更容易和直接地被观察到,所以,网孔回路在后面的电路分析中会经常用到。

在现代电气工程中,各种电路的作用都是通过几个基本电路物理量(即电压U、电流I、电功率P、电能W和磁通Φ等)来实现的。

下面复习一下几个基本电路物理量的概念,并引入电流和电压的参考方向,为学习后面的电路分析理论作准备。