应用等效电源法时应厘清的两个问题

◇ 山东 李晓禄

对电源电动势和内阻测量误差的分析,多数教师都会选择等效电源法,但学生对此方法的掌握却不容乐观,其根本原因在于他们对等效电源的转化过程缺乏理解,无法求出等效电源的电动势和内阻.鉴于此,笔者对该问题进行讨论,以期帮助学生厘清等效电源的来龙去脉,掌握等效电源电动势和内阻的求解方法.

1 等效电源电动势和内阻的求解方法

1.1 串联等效电源

当电源与电阻(电表可视为一电阻)串联时,可将电源与电阻看作一个整体,通过求解断路电压和短路电流转化为一个新的电源,转化流程如图1所示.

图1

开路电压(等效电源电动势)E′＝Uab＝E；短路电流,等效内阻

1.2 并联等效电源

当电源与电阻(电表可视为一电阻)并联时,可将电源与电阻看作一个整体,通过求解断路电压和短路电流转化为一个新的电源,转化流程如图2所示.开路电压即为等效电源电动势；短路电流,则等效内阻

图2

2 测量电源电动势和内阻的误差分析

某兴趣小组欲测一个多晶太阳能电池板的电动势及内阻,他们拟用图3所示的电路完成实验.

图3

图4

表1

(1)连接电路后,他们完成了表1中数据的测量与计算,然后以U为纵坐标、为横坐标作出如图4所示的图线.

(2)电动势的测量值E测______(填“＞”“＜”或“＝”)电动势的真实值E真,电源内阻的测量值r测_____(填“＞”“＜”或“＝”)内阻的真实值r真；

若电压表的真实内阻为RV,电池的真实内阻为r,则＝______(用RV、r 表示).

等效电源法是分析电源电动势和内阻测量误差的一种比较好的方法.教师要从概念和原理上讲清等效电动势与内阻和实际电动势与内阻间的关系,着重讲清等效电源电动势和内阻的求解方法；学生要厘清等效电源和实际电源间的转化过程,真正做到知其所以然.