1.5 直流電路的分析方法

直流電路就是電源為直流電流源或直流電壓源的電路，負載可以是電阻，也可以是電感和電容。根據電感和電容的物理性質，在直流電路中處于穩恒狀態時：①電感相當于一根導線，即相當于電感兩端被短路了，其兩端電壓為0；②電容相當于斷路，即相當于電容兩端是斷開的，流過電容或電容所在支路的電流為0。也即，在直流電路中，電感和電容可分別處理為短路和斷路的形式，可不以電感和電容的形態出現在電路中，所以在分析直流電路時，只考慮由直流電源和電阻構成的電路。

直流電源包括直流電流源和直流電壓源。直流電源都是理想電源，在本章，又稱直流電流源為理想電流源，或簡稱為電流源，又稱直流電壓源為理想電壓源，簡稱為電壓源。對電路中的電流源，電流源提供一個穩恒電流，即電流大小和方向都不變，使得電流源所在支路的電流總是等于電流源的電流。理想電流源有電流，沒有內阻，但理想電流源兩端有電壓，該電壓不能由電流源自身確定，只能由電流源之外的電路網絡確定。具體地，可以給電流源兩端標上電壓及其參考方向，找一個包含電流源的回路，運用基爾霍夫電壓定律來求電流源兩端的電壓。對電路中的電壓源，電壓源提供一個穩定的電壓，總是保持電壓源兩端的電壓為一恒定值，即電壓的大小和方向不變。理想電壓源有電壓，沒有內阻，但理想電壓源上有電流流過，該電流同樣不能由電壓源自身確定，只能由電壓源之外的電路網絡確定。具體地，給電壓源所在支路標上電流及其參考方向，找一個連接了電壓源所在支路的節點，運用基爾霍夫電流定律來求流過電壓源的電流。

對電路中的電阻，電阻上有電流，也有電壓，兩者關系符合歐姆定律的約束，也即知道電流后就可以通過自身電阻求電壓，或者知道電壓后通過自身電阻求電流，不需要借助外部的電路網絡。

分析一個電路，就是要求出這個電路中任意支路上的電流，和電路中任意元件兩端的電壓，或在此基礎上進一步計算任意電路元件的功率。所以，分析一個電路，求電流和電壓是最根本的任務。

對一個直流電路，可能同時包含很多電源和很多電阻，具有很多節點和回路。歐姆定律只是建立電路中單個電阻上電流和電壓的關系，基爾霍夫定律只是描述了每個節點上電流的相互關系和每個回路上電壓的相互關系，要運用歐姆定律和基爾霍夫定律這兩個基本原理，去分析具有很多電阻、很多節點或很多回路的電路，還需要遵循一定的方法，才能求解出電路中每條支路上的電流和每個元件兩端的電壓。

分析電路最基本的方法有支路電流法和節點電位法（或稱節點電壓法）。如果以電路中每條支路的電流作為未知量，綜合運用歐姆定律和基爾霍夫定律來列方程，求出這些未知電流，就是支路電流法；如果以電路中節點的電壓或電位為未知量，綜合運用歐姆定律和基爾霍夫定律求出這些未知電壓或電位，就是節點電位法。任意直流電路，不管多么復雜，都可以采用這兩種方法中的一種進行求解，可以說，支路電流法和節點電位法是分析電路的兩種通用方法，適用于任意直流電路。

除了這兩種通用方法，還可基于歐姆定律和基爾霍夫定律，對具體問題推導出特定的電路分析方法，簡潔快速地完成電路分析任務。比如，針對電阻采用串并聯連接的電路，可以采用電阻等效變換法；針對電源串并聯連接的電路，可以采用電源等效變換法；針對多個電源共同作用的線性電路，可以采用疊加定理；針對局部電路求電壓或電流的情況，可以采用戴維南定理或諾頓定理。

在介紹這些通用或特定的電路分析方法之前，需要先了解一下電位的概念，以及如何計算電路中任意一點的電位。