物理等效法在電學中的應用

董萬凱

摘要：等效法是把比較復雜的物理現象和物理過程轉化為理想的、簡單的或者說是直接的一種方法，更是物理方法中應用廣泛的重要方法，是科學研究中常用的一種思維方法。在保證某種效果相同的前提下，分析某些問題時我們可以采用等效法將實際的、復雜的物理問題或物理過程轉化為熟悉的、簡單的、易于研究和處理的物理問題或物理過程的方法，主要有物理模型的等效替代、物理過程的等效替代、物理量的等效代替。

關鍵詞：等效電路;等效內阻;等效電源

“等效法”是指在效果相同的前提下，將實際中的復雜問題理想化、簡單化后進行處理的方法，采用等效法時，形式變化了，但其本質屬性是不變的，好的等效手段還能起到加深理解相關物理概念和規律的作用。

《恒定電流》這一章中復雜電路結構的分析和相關問題的計算的是物理學中的一個知識結構，同時也是比較抽象的問題，因此大多數同學感到它很麻煩，學起來有一定的困難。在本章中，在保證某種效果相同的前提下，分析某些問題時我們可以采用等效法將實際的、復雜的物理問題或物理過程轉化為熟悉的、簡單的、易于研究和處理的物理問題或物理過程的方法，主要有物理模型的等效替代、物理過程的等效替代、物理量的等效代替。在電路分析中我們經常用一種簡單的電路來代替某種復雜電路，這個簡單電路與復雜電路具有相同的外部功能。這樣我們就可以不去追究復雜電路的內部結構，只要用一個外部功能與復雜電路相同的簡單等效電路代替這個復雜電路。通過對簡單電路的分析計算來把握好對復雜電路的分析。

1.應用等效電路分析問題

在《恒定電流》這一章中我們最先接觸到等效思想是對復雜電路用等效電路來分析，讓問題更直觀，有利于我們思考和分析。

3.用等效內阻法分析可變電阻的功率問題

在如圖6所示的電路中，電動勢為E、內電阻為r的電池與固定電阻R0、變阻器R串聯，設R0=r，滑動變阻器的最大阻值為2r，閉合S后，當滑動變阻器的滑片自左向右滑動時，下列說法正確的是（）

A.固定電阻R0的消耗功率變小

B.電池內部消耗的功率變小

C.分析變阻器消耗的功率變小

D.無法判斷變阻器消耗的功率的變化情況

分析：本題看似是一個很常規、很簡單的題目，A、B選項很容易排出，可在分析變阻器的功率時，學生往往容易用常規思路來思考，先根據閉合電路的歐姆定律以及串、并聯電路特點，裸列功率的公式：P=UI=I2R=U2/R，不難分析：R減小、I變大、R兩端得電壓U變大，都無法判定P的變化情況，則學生容易錯選D。

可見，等效法式貫穿與物理研究的有效方法之一，其要點是在效果不變的前提下，把較復雜的問題轉化為較簡單或常見的問題。應用等效法處理問題時，關鍵是要善于分析題中的哪些問題（如研究對象、運動過程、狀態或電路結構等）可以等效。在研究過程中，若能將此法方法滲透到對物理過程的分析中去，不僅可以使我們對物理問題的分析和解答變得簡捷，而且對靈活運用知識，促使知識、技能和能力的遷移，都會有很大的幫助。

參考文獻：

[1]人民教育出版社《普通高中課程標準實驗教科書 物理選修3—1》人民教育出版社.2010年4月第3版.

[2]賈鳳山《成才之路 物理選修3—1》人民日報出版社.