物理等效法在電學(xué)中的應(yīng)用

董萬凱

摘要：等效法是把比較復(fù)雜的物理現(xiàn)象和物理過程轉(zhuǎn)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(yīng)用廣泛的重要方法，是科學(xué)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(fù)雜的物理問題或物理過程轉(zhuǎn)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(guān)鍵詞：等效電路;等效內(nèi)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(fù)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(zhì)屬性是不變的，好的等效手段還能起到加深理解相關(guān)物理概念和規(guī)律的作用。

《恒定電流》這一章中復(fù)雜電路結(jié)構(gòu)的分析和相關(guān)問題的計算的是物理學(xué)中的一個知識結(jié)構(gòu)，同時也是比較抽象的問題，因此大多數(shù)同學(xué)感到它很麻煩，學(xué)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(fù)雜的物理問題或物理過程轉(zhuǎn)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(jīng)常用一種簡單的電路來代替某種復(fù)雜電路，這個簡單電路與復(fù)雜電路具有相同的外部功能。這樣我們就可以不去追究復(fù)雜電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只要用一個外部功能與復(fù)雜電路相同的簡單等效電路代替這個復(fù)雜電路。通過對簡單電路的分析計算來把握好對復(fù)雜電路的分析。

1.應(yīng)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(fù)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(nèi)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(nèi)電阻為r的電池與固定電阻R0、變阻器R串聯(lián)，設(shè)R0=r，滑動變阻器的最大阻值為2r，閉合S后，當(dāng)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(nèi)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(guī)、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(xué)生往往容易用常規(guī)思路來思考，先根據(jù)閉合電路的歐姆定律以及串、并聯(lián)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(xué)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(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為較簡單或常見的問題。應(yīng)用等效法處理問題時，關(guān)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(tài)或電路結(jié)構(gòu)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.