资源描述
巧用等效电源法快捷解决电学问题
镇江第一中学 龚保庆 (212003)
一、 等效电源的提出
在研究一个复杂电路中的某一个或某部分用电器(现限于纯电阻电路)时,可以把这部分电路独立出来研究,其余部分(图1虚线部分)等效为一电源。这样研究图2中的Rx就比较方便了。
二、 等效电源的电动势E和内电阻r
E是图中ab间断路时电压Uab
R是图中Rx断开、去掉电源的电动势E保留内阻r后ab间的电阻Rab
例如
应用:
(1) 应用等效电源判断电路的动态变化
电路中的某部分电阻发生变化时,可以将这个变化的电阻以外的部分视作等效电源(此时等效电源的E和R都不变化),研究Rx的变化引起的其它电学量的变化很方便。
如图,滑线变阻器的触头向下滑,判断A、B、C三灯的亮度如何变化?
先研究C灯。将虚线内视为等效电源(等效电源的E和R都不变化)则问题简化为如图 所示很明显P向下滑动,R变大,电流变小,C灯变暗。
同理,将原电源和灯A视为又一等效电源来研究灯B。很快可以判断出:R变大,并联部分电阻变大,灯B两端电压变大,灯B变亮。再进一步判断出灯A变暗。
此方法不宜将滑动变阻器作为等效电源的一部分。如果这样,等效电源的E和R就要变化了。问题就变的更复杂了。
(2) 应用等效电源求解最大功率问题。
如图 问R3等于多少时R3上消耗的功率最大?
将ab左边视为等效电源
(3) 应用等效电源法分析伏安法测电源电动势和内阻实验的系统误差。
在伏安法测电源电动势和内阻实验中,要求伏特表的读数是路端电压,安培表读数是通过电源的电流。然而,,图中伏特表的读数不是路端电压,而是小于路端电压。图中安培表读数也不是通过电源的电流,而是大于电源电流。这样都带来了系统误差。
在图中,将虚线中部分视为等效电源,伏特表的读数就是路端电压了,安培表读数就是通过电源的电流。测出的就是等效电源的电动势和内阻。是准确的。
E测=E等效=E R测=R等效=R+r
在图中 将虚线中部分视为等效电源。伏特表的读数是路端电压了,安培表读数就是通过电源的电流了。测出的就是等效电源的电动势和内阻。是准确的。E测=E等效= R测=R等效=
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