由于电路中各元件可以用不同的方式相互连接,所以有必要理解关于网络拓扑结构的一些基本概念。为了区分电路与网络,可以将网络看成是若干元件或器件的相互连接,而电路则是指具有一条或者多条闭合路径的网络。在讨论网络拓扑结构问题时,习惯采用的术语通常是网络,而不是电路。即使网络和电路指的是同一事物,本书也采用习惯方式来叙述。在网络拓扑结构中,将研究与网络中元件位置以及网络的几何结构有关的一些属性,包括支路、节点和回路等。

支路表示网络中的单个元件,如电压源、电阻等。换言之,一条支路表示任意一个二端元件。图 2-10所示的电路中包含5条支路,即10V 电压源、2A电流源以及三个电阻。

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节点是指两条或多条支路的连接点。

电路中的节点通常用圆点来表示。如果用一根导线来连接两个节点,则这两个节点合并为一个节点,如图 2-10所示电路中包括a、b、c 三个节点,图中构成节点6的三个点由理想导线连接在一

起,从而成为一个点。同理,节点 c 是由四个点合并而成的。可以将仅包含三个节点的图 2-10所示电路改画为图 2-11 所示电路,显然图 2-10 与2-11 中的两个电路是等效的。然而,为了清楚起见,图 2-10 将节点和节点c 通过理想导体分散连接起来。

回路是指电路中的任一闭合路径。

在电路中从一个节点出发,无重复地经过一组节点,之后再回到起始节点,所构成的一条闭合路径就称为回路。如果一个回路至少包含一条不属于其他任何独立回路的支路,则称该回路为独立(independent)回路。由独立回路可以得到独立的方程组。

对于一组回路而言,如果其中一个回路不包含属于其他任何独立回路的支路,也可能构成一组独立回路。在图 2-11 中第一个独立回路

是包括 20 电阻支路的封闭路径 abca,第二个独立回路是包含 30 电阻和电流源的闭合路径,第三个独立回路是由 20 电阻和 30 电阻并联组成的闭合路径。这样就构成了一组独立回路。

包括6条支路、n个节点和个独立回路的网络满足如下关于网络拓扑结构的基本定理:

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如下两个定义表明,电路拓扑结构对于研究电路中的电压和电流至关重要。如果两个或多个元件共享唯一一个节点,并传递同一电流,则称这种连接方式为串联。

如果两个或多个元件连接到相同的两个节点上,并且它们的两端是同一电压,则称这种连接方式为并联。

当不同元件相互级联或者首尾顺序连接时,这些元件就是串联。例如,如果两个元件共享同一个节点,且没有其他元件连接到该节点上,则称这两个元件是串联的。并联的元件连接到同一对端点上。元件在电路中的连接方式也可以既非串联,又非并联。在图 2-10所示的电路中,电压源和 50 的电阻是串联的,因为流过它们的电流是同一电流:20 电阻、30 电阻和电流源是并联的,因为它们都连接到相同的两个节点6和c上,从而具有相同的端电压:而50 电阻和 20 电阻之间的连接关系既非串联也非并联。