1.9 电位的计算
在电子电路中,经常会遇到电路中的电位计算问题。
电路中某点的电位是指该点到参考点之间的电压,用V表示。在电路中,一般参考点用接地符号标识,如图1-26所示。
图1-26 电位
如选择节点d为参考点,如图1-26(a)所示,则各点电位为
Vd=0,Va=u3,Vb=u6,Vc=u5
计算a、b节点之间的电压为:uab=Va-Vb=u3-u6
当选择节点a为参考点时,如图1-26(b)所示,则各点电位为
Va=0,Vb=-u1,Vc=-u2,Vd=-u3
计算a、b节点之间的电压为:uab=Va-Vb=u1
按图1-26(b)中所标识的绕行方向,对由元件(1,6,3)构成的回路应用KVL,有
u1+u6-u3=0
亦即 u1=u3-u6
由此可以看出:①电位值是相对的,参考点选取不同,电路中各点的电位随之改变;②电路中两点间的电压值是确定的,不会因为参考点的不同而变化,即与零电位参考点的选择无关。
参考点确定以后,电路中某点电位的计算问题就转化为计算该点至参考点的电压问题。
【例1-5】如图1-27(a)所示电路,分别求以节点d和b为参考点时各点的电位。
图1-27 例1-5的图
解:当以d为参考点时,如图1-27(b)所示,各点电位计算如下:
Vd=0
Va=uad=4(V)
Vb=ubd=2×1.5=3(V)
Vc=ucd=6(V)
当以b为参考点时,如图1-27(c)所示,各点电位计算如下:
Vb=0
Va=uab=2×0.5=1(V)
Vc=ucb=3×1=3(V)
Vd=udb=-2×1.5=-3(V)
建立电位概念后,可以简化电路图。即在电路中不画出电源,而是用电源值和极性来表示电源。在电子电路中,经常采用这种简化电路图。
【例1-6】电路如图1-28(a)所示,求A点电位VA。
图1-28 例1-6的图
解:将电路改画成图1-28(b)所示电路。求A点电位,实际就是求电压uAO。
对节点A应用KCL,对回路Ⅰ和回路Ⅱ分别应用KVL及元件的VCR,可得
解此方程组可得:i1=1.25(A),i2=0.25(A),i3=1.5(A)
故A点电位为:VA=uAO=1×1.5=1.5(V)