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高中物理:等效电源(1)原理篇

 当以读书通世事 2023-06-14 发布于甘肃

Part1电源和电阻串联如图1所示,电源与电阻串联后看作一个整体,整体以外为纯电阻电路,即可看成一个等效电阻。

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根据闭合电路欧姆定律,从整体右端流出、左端流入的电流:根据欧姆定律,整体两端的电压:联立(1)(2)式,设,则观察(3)(4)式,发现它形式上与我们所学习的闭合电路欧姆定律、电源路端电压与电流关系完全一致,特别地,当整体不接外电路时,即,整体两端电压数值上等于。因此,我们可以做这样的等效处理:电源与电阻串联后的整体,可以看作一个等效电源,其等效电动势。

Part2电源和电阻并联如图2所示,电源与电阻并联后看作一个整体,整体以外为纯电阻电路,即可看成一个等效电阻。

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根据闭合电路欧姆定律、欧姆定律以及电阻串并联规律,从整体右端流出的电流联立(5)(6)(7)式,经过一段不想输入的复杂计算,解得设,则观察(10)(11)式,发现它形式上与我们所学习的闭合电路欧姆定律、电源路端电压与电流关系完全一致,特别地,当整体不接外电路时,即,整体两端电压数值上等于。因此,我们可以做这样的等效处理:电源与电阻并联后的整体,可以看作一个等效电源,其等效电动势。

Part3戴维南定理戴维南定理(Thevenin's theorem) 两端有源网络可以等效于一个电压源,其电动势等于网络的开路电压,其内阻等于从网络两端看除源(将电动势短路,内阻保留在网络中)网络的电阻。补充说明(1) 网络指的是电路或其中的一部分,有源指的是网络中有电源,两端指的是网络与其余部分电路的联系只有两个接口。电压源指的是实际电源,可看成恒压源与电阻的串联,而恒压源指的是能够保持两端电压恒定的理想装置。(2) 根据百度百科的介绍,在单频交流系统中,此定理不仅只适用于电阻,也适用于广义的阻抗。为了安全使用该定理而不至于出错,我一般只考虑在纯电阻电路中使用它。根据戴维南定理,可以非常快速得到电源与电阻串联、电源与电阻并联两种情况的等效电源的等效电动势和等效内阻。其计算量比上面展示的和不想输入的复杂计算要简单得多,这里不再赘述。需要说明的是,高考物理对戴维南定理并不做要求,但如果我们面对选择题和实验题之类的不看过程的题目,用一些不做要求的知识,如果可以提高解题速度,又何乐而不为呢?当然,前提是学有余力的情况下了。

Part4最后鉴于本人知识有限,兼之做事不细心,出错在所难免!欢迎各位指出错漏,感激不尽!

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