應用等效電源法時應厘清的兩個問題

◇ 山東 李曉祿

對電源電動勢和內阻測量誤差的分析,多數教師都會選擇等效電源法,但學生對此方法的掌握卻不容樂觀,其根本原因在于他們對等效電源的轉化過程缺乏理解,無法求出等效電源的電動勢和內阻.鑒于此,筆者對該問題進行討論,以期幫助學生厘清等效電源的來龍去脈,掌握等效電源電動勢和內阻的求解方法.

1 等效電源電動勢和內阻的求解方法

1.1 串聯等效電源

當電源與電阻(電表可視為一電阻)串聯時,可將電源與電阻看作一個整體,通過求解斷路電壓和短路電流轉化為一個新的電源,轉化流程如圖1所示.

圖1

開路電壓(等效電源電動勢)E′＝Uab＝E；短路電流,等效內阻

1.2 并聯等效電源

當電源與電阻(電表可視為一電阻)并聯時,可將電源與電阻看作一個整體,通過求解斷路電壓和短路電流轉化為一個新的電源,轉化流程如圖2所示.開路電壓即為等效電源電動勢；短路電流,則等效內阻

圖2

2 測量電源電動勢和內阻的誤差分析

某興趣小組欲測一個多晶太陽能電池板的電動勢及內阻,他們擬用圖3所示的電路完成實驗.

圖3

圖4

表1

(1)連接電路后,他們完成了表1中數據的測量與計算,然后以U為縱坐標、為橫坐標作出如圖4所示的圖線.

(2)電動勢的測量值E測______(填“＞”“＜”或“＝”)電動勢的真實值E真,電源內阻的測量值r測_____(填“＞”“＜”或“＝”)內阻的真實值r真；

若電壓表的真實內阻為RV,電池的真實內阻為r,則＝______(用RV、r 表示).

等效電源法是分析電源電動勢和內阻測量誤差的一種比較好的方法.教師要從概念和原理上講清等效電動勢與內阻和實際電動勢與內阻間的關系,著重講清等效電源電動勢和內阻的求解方法；學生要厘清等效電源和實際電源間的轉化過程,真正做到知其所以然.