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《等效电源分析电路问题探究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、等效电源法的应用探讨等效法是从效果相同出发来研究物理现象和物理过程的…种方法，是将…个复杂的物理现象和过稈转化为理想的、等效的、简单的物理现象和过稈来研究处理。等效电源法衣高屮物理学习屮是容易被师生忽视的一种解题方法，现就其运用的基木思路与方法作一探讨。一、等效电源电动势与内阻计算方法根据教材知，电源的电动势丿垃等于开路时的路端电压或可川一理想伏特表直接接在电源两端，便可测量。如图1、图2,将R
2、或R?视为电源内部，即将虚线框内电路视为等效电源。由上述结论知图1屮，等效电源电动势：EZ=E内阻（由于R】与r
3、是串联关系）:rz=R1+rFR图2屮，等效电源电动势：E1=UAB=—「R2+r内阻（由于R2与r是并联关系）:/=EABAErz严AB二、电源的特性曲线（即路端电压与总电流的变化关系）电源的电动势和内阻一定时，则U路与/总图线为一倾斜肓线，图线与纵轴（卩路）的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源内阻，可见育线完全由电源电动势与内阻决定，故称为电源特性曲线。上述图2屮，原电源、等效电源的特性曲线如图3.图4所不。00图4R图5AEZ.尺外二图6三、电源的输出功率与外电阻变化关系设电源电动势为E,
4、内阻为「，外电阻为可变电阻R（如图5）,试讨论电源输出功率与外电阻的变化关系由上式可知：①、当R二r时,f最大，即PmiXK=—②、F输与R的函数关系可利用图6定性表述四、等效电源法的应川1、求可变电阻的报大功率例1如图8电源电动势为E,内阻为r,定值电阻R。，可变电阻心可在0-2Ro之间变化，求乩消耗的最大功率等效电源法：将图小虚线框内电路视为等效电源，其电动势©ER。乩消耗的功率E,Rr由电源的输出功率与外电阻变化关系可知，“吕R,消耗的功率最大，即E'2_E2R.4rz4r(/?0+r)2、定性分析可
5、变电阻消耗的功率的变化情况例2如图9所示电路屮MR,当可变电阻乩的阻值增大时,图9图10A、电阻E两端的电压减少B、电源输出功率增大C、电阻R3消耗的功率减少D、通过电阻&的电流不变不少学生易错选C答案。正确的解法是：可以将乩、R2等效为电源电阻，等效图如图10所示。根据电源输出功率与外电阻的关系可知,若/?3〈f，当心增大时，心消耗的功率增大；若R),,当出增大时，心消耗的功率减小,即&的功率可能变大，也可能变小。3、定量计算可变电阻实际消耗的功率r^-图11例3如图11甲所示，电路中的电阻R、&是阻值不
6、随温度变化的定值电阻，阻值均为100Q,白炽灯泡L的伏安特性1111线如图乙I-L•图线所示。电源的电动势E二100V,内阻不计。求：①当开关S断开时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率②当开关s闭合时，灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率分析与解法：由灯泡的伏安特性i〕ii线知，灯泡电阻随电流的变化而变化，无法右•接求流过灯泡的实际电流与灯泡两端的电压，可联想到用电源的等效法求解。①S断开时，将K视为电源内阻，等效电路如图12所示：则Ul=E-I^R}=100—100/总(1
7、)I_⑴式可表示为路端电压与总电流的变化，在图乙屮作出U—I图线①，与灯泡的伏安特性曲线交于M点，贝小点的坐标表示流过灯泡的实际电流I图］2及灯两端电压可得：I产0.6AUm二40VP灯二UmIm=24W(3)②S闭合时，将E、R2视为电源内阻，等效图如图13所示则等效电源电动势为E1=U&=50V图］3内阻为U/L=E/-1^=50-50^⑷在图乙中作出乞与人的直线②交灯泡伏安特性曲线于N点，则N点坐标表示S闭合时流过灯的电流及其两端电压，从图屮读出：I尸0.45AUn=28V(5)N=U鼻=2鈕⑹4
8、、讨论等的含义例4（上海市高考题）如图14所示的电路屮，闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数部发生变化，电表的不数分别用I、叽U2和山表示，电表示数变化量的大小分别用△U"△U2、AUaA、牛不变,普不变B、牛变大,专变大C、字变大,晋不变D、不变此题具有较高的综合性，需要明确电阻的定义式及电阻的伏安特性曲线、等效电源的应用。电阻R为定值电阻，伏安特性曲线为倾斜肓线（如图15所示）则有&上=辿,故A正确IA7不少同学认为同理可得X子专’滑动变阻和滑片下滑电阻增大，得出3正确C错
9、误的结论，对于D答案不知如何判断最终选出AB正确。上述错解是不明确电阻的定义式的关系造成的。电阻的定义式为/?,即△/I加在电阻R两端的电压与流过电阻R的电流的比值。在电阻的伏安特性曲线中，曲线的斜率等并不具有什么物理意义，不能表示在某靱下或某电流下电阻的阻值。对于定值电阻△（/U恰好有'让同学们误认为电阻伏安特啣线的斜率表示电阻值。对于可变电阻宁普,根据电阻定义式・・应有R占,2R占,可得牛不变，牛变大,变大。
