第6节 米尔曼定理(修订中)
[TOC]
在米尔曼定理中,电路被重新绘制为分支的并联 (opens new window)网络,每个分支包含一个电阻器 (opens new window)或串联电池/电阻器组合。米尔曼定理仅适用于那些可以相应地重新绘制的电路。同样,这是我们用于最后两种分析方法的示例电路:

这是相同的电路,为了应用米尔曼定理而重新绘制:

通过考虑每个分支内的电源电压和每个分支内的电阻,米尔曼定理将告诉我们所有分支上的电压。请注意,我已将最右侧分支中的电池标记为“B 3 ”以清楚地表示它位于第三个分支中,即使电路中没有“B 2 ”!
# 1. 米尔曼定理方程
米尔曼定理只不过是一个长方程,适用于绘制为一组并联分支的任何电路,每个分支都有自己的电压源和串联 (opens new window)电阻 (opens new window):

用我们的示例电路中的实际电压和电阻值代替该等式的变量项,我们得到以下表达式:

8 伏的最终答案是在所有并行分支上看到的电压,如下所示:

米尔曼定理中所有电压的极性均以同一点为参考。在上面的示例电路中,我使用并联电路的底部导线作为参考点,因此每个分支内的电压(R1 分支为 28,R2 分支为 0,R3 分支为 7)被插入到方程为正数。同样,当答案为 8 伏(正)时,这意味着电路的顶部导线相对于底部导线(原始参考点)为正。如果两个电池都反向连接(负端向上,正端向下),则支路 1 的电压将输入方程为 -28 伏,支路 3 的电压为 -7 伏,
# 2. 解决电阻器电压降
为了解决电阻器电压降,必须将米尔曼电压(通过并联网络)与每个分支中的电压源进行比较,使用电压串联添加的原理来确定每个电阻器两端电压的大小和极性:

# 3. 求解支路电流
为了解决支路电流,每个电阻器的压降可以除以其各自的电阻(I=E/R):

# 4. 确定电流方向
通过每个电阻器的电流方向由每个电阻器上的极性决定,_而不是_由每个电池上的极性决定,因为电流可以强制返回通过电池,如示例电路中的B 3的情况。记住这一点很重要,因为米尔曼定理不像分支电流或网格电流方法那样直接指示“错误”电流方向。您必须密切注意基尔霍夫电压定律给出的电阻器电压降的极性,从而确定电流的方向。

米尔曼定理对于确定一组并联支路的电压非常方便,其中存在足够的电压源以排除通过常规串并联减少方法的解决方案。从某种意义上说,它也很容易,因为它不需要使用联立方程。但是,它的局限性在于它仅适用于可以重新绘制以适应这种形式的电路。例如,它不能用于解决不平衡的桥电路。而且,即使在可以应用米尔曼定理的情况下,单个电阻器电压降的解决方案对某些人来说也可能有点令人生畏,米尔曼定理方程仅提供了支路电压的单个数字。
正如您将看到的,每种网络分析方法都有其优点和缺点。每种方法都是一种工具,没有适合所有工作的工具。然而,熟练的技术人员将这些方法记在脑海中,就像机械师在他或她的工具箱中携带一套工具一样。您为自己配备的工具越多,您就会为任何可能发生的事情做好更好的准备。
# 5. 总结
- 米尔曼定理将电路视为一组并联的串联组件分支。
- 在米尔曼定理中输入和求解的所有电压都在电路中的同一点(通常是并联网络的底部导线)以极性为参考。
相关练习: