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[转载]物理竞赛指导:等效电源法应用的二个关键点

(2019-12-17 17:57:09)
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分类: 方法策略

    等效电源法是处理复杂有源电路常用的一种方法。运用该方法解决相关物理问题时,要着重把握好以下二个关键点:

  一.把握好等效电源电动势和内电阻的确定思路和方法

    当我们确定一个电动势为clip_image002、内电阻为clip_image004的复杂有源电路中某一个电阻clip_image006消耗的功率、两端的电压或通过的电流强度大小时,可用一个电动势为clip_image008、内电阻为clip_image010的等效电源来替代除电阻clip_image006[1]以外含有电源的其余部份的电路。这样,原来复杂的有源电路便可简化为图1所示的简单闭合电路,而电阻clip_image006[2]很自然地成为接在这一等效电源两端(设这电源两端点为A、B)间的外电阻。

     clip_image017   clip_image015   clip_image013

           图1        图2         图3

    1.等效电动势clip_image008[1]的确定思路

     将图1电路中的外电阻clip_image006[3]摘除(如图2所示),则通过等效电源的电流强度为零,且clip_image019clip_image008[2]。依据这一点,我们便可以通过摘除外电阻clip_image006[4]再确定其连接点A、B间电势差clip_image019[1]的方法来确定等效电源电动势clip_image008[3]

  2.等效电源内电阻clip_image010[1]的确定思路

    具体解题时,可通过以下两种方法来确定等效电源内电阻clip_image010[2]

    方法1:用一根导线短接图2中A、B两端点(如图3所示),若流过这一短接导线的电流强度大小为clip_image021,则clip_image023。因而我们可以通过确定clip_image002[1]’和clip_image021[1]的方法来确定clip_image010[3]

    方法2:通过对电路结构分析发现,将外电阻clip_image006[5]摘除,且将原有电路中的电源clip_image002[2]去除而保留下内电阻clip_image004[1],A、B两端点间的总电阻也会等于方法1所确定出的clip_image010[4]值。因此,我们时常通过这种方法来确定等效电源的内电阻clip_image010[5]

    二.把握等效电源法应用的前提条件

   将复杂有源电路转化为图1等效电路时,等效电源的内电阻clip_image010[6] 必须是定值的,这是等效电源法应用的前提条件。

  把握好以上二个关键点,便可快速地运用等效电源法解决复杂有源电路问题。

  clip_image027clip_image029

        图4            图5

  [例题]图4是“测定电源电动势和内电阻”的一种实验电路,若伏特表的内阻为clip_image031、电流表内阻不计,而电源电动势和内电阻的测量值分别为clip_image033clip_image035,则与真实值clip_image002[3]clip_image004[2]相比较,有:

  (A)clip_image033[1]>clip_image002[4]clip_image035[1]>clip_image004[3];   (B)clip_image033[2]<clip_image002[5]clip_image035[2]<clip_image004[4]

  (C)clip_image033[3]<clip_image002[6]clip_image035[3]>clip_image004[5];   (D)clip_image033[4]>clip_image002[7]clip_image035[4]<clip_image004[6]

  分析与解:将图4中除clip_image006[6]之外的其它部份电路用电动势为clip_image008[4]、内电阻为clip_image008[5]等效电源来替代,图4电路便可简化为图5电路。从图5很容易看出clip_image037正好是clip_image008[6],而clip_image035[5]正好是clip_image010[7]。将图4中的R摘除,则电路中连接clip_image006[7]的两端点间电压clip_image039clip_image033[5]clip_image008[7]clip_image041clip_image002[8],而clip_image035[6]clip_image010[8]clip_image043clip_image004[7],故(B)选项正确。

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