1、根據電路中電流、電壓的特性,結合歐姆定律推論:串聯電路電流的分布規律:如圖1所示。設總電流為U,則串聯電路兩端的電流設串聯內阻Ri和R2分別為Ui和U2,總電壓為I串并聯電功率的規律,通過內阻Ri和R2的電壓分別為Ii和丨2,則通過探索性實驗得到串聯電路的基本特性:①匸Ii=丨2; ②U=Ui+U2; ③R=Ri+R2。 由歐姆定理公式I=U變換U=IR:Ui=IiRi,U2 2 RI2R2,U=IR=I(Ri+R2),所以,5=落兩城; 5=(IiRi)/(Ri+R2)=Ri/(Ri+R2); U^=(I2R2)/I(Ri+R2)=R2/(Ri+R2)。 并聯電路電壓分布規律:如圖2所示。設總電壓為I,通過并聯內阻Ri和R2的電壓分別為Ii和丨2,總電流為U,兩端電流內阻Ri和R2分別為Ui和U2。 探索性實驗得到并聯電路的基本特性:①匸Ii+12:②U=Ui=U2; 2、從能量角度推演方法:串聯電路電流的分布規律:設定的數學量如上圖i所示。 那么內阻Ri和R2消耗的電功率分別為Piqin,即2弋=叮'整個串聯電路消耗的總電功率為P=Pi+P2 2 H+(U—5,這是一個總電功率P隨變電流Ui變化的一維二次函數變化??的電路,公式轉化為P=(—+—)(——比率+”。
根據一變量二次函數的物理知識,這是一變量的二次函數圖像,圖像位于第一象限,R1R22開口向下,對稱軸Ui2”^,頂點位于(,— )。 當電流Ui取不同值時,電路總電功率P急劇變化,但只有在帶=°時,即電路總電功率取最小值串并聯電功率的規律,且最小值Pmin=U ,條件為^2' ,這也是R〔R2UR]R2U2主導的串聯電路的電流分配規則,總電功率最小值為正,R1R2為串聯電路實際消耗的電功率,串聯電路中的電流是為了使分壓電路形式所消耗的總電功率最小。 將Ui=U—U2代入U1=',得到URiR2,然后將b2"^與P2"^相除,得到b=-并聯電路電壓的分配規則:設定的化學量如圖2所示。內阻Ri和R2消耗的功率為Pi=l2Ri,P2=l2R2=(I—li)2R2,整個并聯電路消耗的總電功率為P=Pi+P2=12Ri+(I—li)2R2 ,這是一個電路的總電功率P隨可變電壓11變化的二次函數,將公式轉化為P=l2(Ri+R2)(up—)+L血。 從一變量的二次函數的物理知識就可以看出。 這是一象限的圖像,RiR22的開口向下,對稱軸為11=兩,頂點在(』,丄丄空),一維二次函數圖像。
當電流J取不同值時,電路的總電功率P急劇變化,但只有當前面的“^=0,即=”^時,電路的總電功率取最小值,最小值Pmin=f電阻,條件為土=”^,即為上面推導出的并聯R路電壓的分配規律,總電功率Pmin的最小值為系統實際消耗的電功率并聯電路7DDR-R2。 并聯電路中的電壓以最小化電路消耗的總電功率的方式分流。 將丨2=1—li代入匕首2E,得到匕首2E,然后將92”和匕首2”兩個公式相除,得到單2馬。 IR-R2IR- 從能量角度分析,可以得出以下推論:在串聯和并聯電路中,總電流或總電壓以及各段、支路電流、電流按照最小化原則進行分配電路消耗的總電功率。