4·33

情况:非平面电路 · 课上例 3(立方体)

第 7 讲拿一个立方体形的电阻网络(12 个电阻在立方体的棱上)说明平面性取决于连接关系,不取决于画法。立方体看起来是立体的,但能画成"大方框里套小方框、四角相连",没有交叉:

1 2 3 4 5 8 个节点,12 条支路 M = 12 − 8 + 1 = 5 5 个有界的面 = 5 个网孔 最外面那块无界区域不是网孔
立方体的平面画法。数字是 5 个网孔。

所以立方体可以用网孔法:5 个网孔,5 个未知量。课上还演示了:同一个平面图可以有不同的画法,各个"窗格"会变,但独立回路的个数不变。

课上接着加了一条连线让它变成非平面的。笔记没能从板书确认那条线连的是哪两点。我们用 Python(networkx 的平面性检测)验证过一个例子:加一条体对角线(连接立方体上相对的两个顶点)就变成非平面:

加一条体对角线(对角顶点相连) 怎么重画都避免不了交叉 → 非平面图,没有“网孔”可言 → 改用节点法
虚线是加上的体对角线。不管怎么重画,总有交叉。

非平面电路没有"网孔",这一节的观察法就不能用了。改用节点法(它对平面性没有要求)。更一般的回路电流法可以处理非平面图,但不在课程这部分的范围内。