4·05

节点法④:电压源挡路怎么办

节点法靠"电流 = 高度差 ÷ 电阻"写每条支路的电流。电压源没有电阻,它里面流多少电流,光看两端电压是算不出来的。分两种情况:

情况 A:电压源一端接地。那另一端的高度直接就知道了,不用为它列方程。例 1 里的 12 V 就是这样,你其实已经用过了。

情况 B:电压源夹在两个都不知道的节点中间。

6 A 2 Ω + − 4 V 2 Ω a b 这里的电流 = ?
源里的电流不知道,所以没法单独在 a 或 b 记账。

办法:用一个气球把 a、b 和电压源一起包住,对整个气球记账。那个不知道的电流在气球里面从 a 流到 b,进出抵消,不会出现在方程里。

气球 6 A 2 Ω + − 4 V 2 Ω a b
va2+vb2−6=0⏟气球的账va−vb=4⏟电压源告诉我们的\underbrace{\frac{v_a}{2} + \frac{v_b}{2} - 6 = 0}_{\text{气球的账}} \qquad \underbrace{v_a - v_b = 4}_{\text{电压源告诉我们的}}
6 A 2 Ω + − 4 V 2 Ω a = 8 V b = 4 V 2 A
解出 va=8v_a = 8 V,vb=4v_b = 4 V。回头看 a 点:进 6 A,往下出 4 A,所以电压源里流过 2 A。
课上的说法(第 6 讲)

气球的方程其实就是"a 的账 + b 的账"加起来:源里的电流在 a 的账里是流出、在 b 的账里是流入,一加就消掉了。这个气球在书上叫超节点 (supernode)。