【精品】等效电源法的应用探讨1(2)2(1).doc

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1、等效电源法的应用探讨太原市第12中学校贾雷闫禾军邮编：030002一、概述等效法是常用的科学思维方法。所谓“等效法”就是在特定的某种意义上,在保证效果相同的前提下，将陌生的、复杂的、难处理的问题转换成熟悉的、容易的、易处理的一•种方法。“等效”的思想在物理学屮的应用非常广泛，按其在物理学的作用，大致可分为等效原理，等效概念，等效方法，等效过程四个方面。通过学习“等效”方法及应用，可以体会“等效”思想的内涵，有助于提高学生的科学素养。现在高考的选拔中，命题愈加明显地对物理思想、物理方法的考杳，等效思想和方法作为…种迅速解决物理问

2、题的冇效手段应该在口常教学屮渗透。学工在分析及解题过稈屮如能很好的利用等效法，则能使解决问题更加右观而且简便。应用等效法时，要明确两个不同的物理现彖或物理过程的等效条件、范围及物理意义,否则就容易出错,达不到解决问题的冃的。效果相同是等效法的灵魂，也是等效法的惟一准则。那么在这里我们來探讨一下，等效电源法在电路屮的应用。二、等效电源等效电源包括等效电压源和等效电流源，等效电压源在高屮阶段分析问题时经常使用，而等效电流源在高屮不做要求。1、等效电压源电路主要几种情况。⑴电源(电动势E、内阻门和一个定值电阻尺串联组成的等效电源，如

3、图1所示。(2)电源(电动势E、内阻门和一个定值电阻R并联组成的等效电源，如图2所示。图12、等效电源电动势与内阻计算方法(1)等效电动势：电源的电动势应等于开路(断路)时的路端电压或用一理想电压表直接接在电源两端，测量得到。如图1、图2所示，将心或&视为电源内部，即将虚线框内电路视为等效电源。(2)等效电阻：等效电压源的内阻厂等于该有源电路“除源”麻的等效电阻值。我们去除电源(电源的电动势看作0,将电源换成导线)只看电路两端AB的电阻。由上述结论知：图1屮，等效电源电动势：U=E,内阻（由于&与厂是串联关系）：/=&+广ER

4、?R1+v内阻（忌与厂并联后的电阻）:r+/?->（3）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〃路与I息图线为一倾斜育线，图线与纵轴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Illi线。上述两种电源的等效电源的特性

5、11

6、线如图3、图4所示。三、等效电源法的应用1、利用等效电源法能对《测电源的电动势和内电阻》这个实验进行误差分析。测量电路存在误羌，是由于电压表、电流表的内阻不能忽略带来的影响。（1）由于电流表分压，实验电路的实验误差

7、分析，如图5所示在这个电路屮由于电流表的分压带来误差，可以用图6的U-I图像来研究,UA为电流表内阻分到的电斥。mb为由测量数据画出的uj图象，ac为修正zri的图象。由图可知电动势测量值E沪E茹14IR.内阻的测量值大于内阻真实值，这是因为测量的内阻为电源内阻和电流表内阻Z和，即r=r+r4大于电源内阻J利用等效电源分析:我们可以认为电源与电流表串联组成新电源（如图5虚线部分），在理论上E'=U+hr；厶为电源电流真实值，电流表看成内电路的一部分。分析计算得，该新电源的电动势：E=E,新电源的电阻:r=r+r4o因为心

8、与门妾近甚至大于门所以此电路相对误并很大，甚至远远超出实验误弟允许范围，内阻的测量己没有意义,所以本图使用的不多。（2）由于电压表分流，实验电路的实验误差分析，如图7所示图7图2屮，等效电源电动势（&分到的电压）：E1=UAR闭合电路的欧姆定律厶玄-/r屮的I是通过电源的电流，而图7电路由于电压表分流存在系统误差，导致电流表读数（测量值）小于电源的实际输出电流（真实值）。设通过电源电流为/,电流表读数为几，电压表内阻为Ry,电压表读数为S电压表分流为沧，由电路结构，/=厶+人，〃越大，心越大，U趋于零时，A/也趋于零。利用图8

9、的〃-/图来分析，rfl测最数据lllij岀的力-/图线为图象ABo根据修正值，图线上每点电压对应电流的真实值大于测量值，作出修正之后的厶图线CB.由图象可看出图线初的纵轴截距（EQ小于图线必的纵轴截距（EQ,图线初斜率的绝对值“灣）也小于图线CB斜率的绝对值（r），因此,E.r的测量值均小于真实值。利用等效电源分析：我们可以认为电源与电压表并联组成新电源（如图7虚线部分），这样可以发现新电源电动势与木文图2相同。等效电源电动势：E'=UAIiER,R2+r内阻（由于&与厂是并联关系）：7丿二亠一r+R2符合E.r的测星值均小

10、于真实值。例1由于电表内阻的影响，采用图9所示的电路，所测的电动势—于真实值，内阻于真实值；采用图10所示的电路，所测的电动势—于真实值，内阻于真实值。图9图10答案：等、大、小、小。练习1:下图给出了测定一节干电池的电动势和内阻的实验电路图，由于一般电池的内阻较小（比