1、根據(jù)電路中電流、電壓的特性,結(jié)合歐姆定律推論:串聯(lián)電路電流的分布規(guī)律:如圖1所示。設(shè)總電流為U,則串聯(lián)電路兩端的電流設(shè)串聯(lián)內(nèi)阻Ri和R2分別為Ui和U2,總電壓為I串并聯(lián)電功率的規(guī)律,通過(guò)內(nèi)阻Ri和R2的電壓分別為Ii和丨2,則通過(guò)探索性實(shí)驗(yàn)得到串聯(lián)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(lián)電路電壓分布規(guī)律:如圖2所示。設(shè)總電壓為I,通過(guò)并聯(lián)內(nèi)阻Ri和R2的電壓分別為Ii和丨2,總電流為U,兩端電流內(nèi)阻Ri和R2分別為Ui和U2。 探索性實(shí)驗(yàn)得到并聯(lián)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(lián)電路電流的分布規(guī)律:設(shè)定的數(shù)學(xué)量如上圖i所示。 那么內(nèi)阻Ri和R2消耗的電功率分別為Piqin,即2弋=叮'整個(gè)串聯(lián)電路消耗的總電功率為P=Pi+P2 2 H+(U—5,這是一個(gè)總電功率P隨變電流Ui變化的一維二次函數(shù)變化??的電路,公式轉(zhuǎn)化為P=(—+—)(——比率+”。
根據(jù)一變量二次函數(shù)的物理知識(shí),這是一變量的二次函數(shù)圖像,圖像位于第一象限,R1R22開(kāi)口向下,對(duì)稱(chēng)軸Ui2”^,頂點(diǎn)位于(,— )。 當(dāng)電流Ui取不同值時(shí),電路總電功率P急劇變化,但只有在帶=°時(shí),即電路總電功率取最小值串并聯(lián)電功率的規(guī)律,且最小值Pmin=U ,條件為^2' ,這也是R〔R2UR]R2U2主導(dǎo)的串聯(lián)電路的電流分配規(guī)則,總電功率最小值為正,R1R2為串聯(lián)電路實(shí)際消耗的電功率,串聯(lián)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U(xiǎn)1=',得到URiR2,然后將b2"^與P2"^相除,得到b=-并聯(lián)電路電壓的分配規(guī)則:設(shè)定的化學(xué)量如圖2所示。內(nèi)阻Ri和R2消耗的功率為Pi=l2Ri,P2=l2R2=(I—li)2R2,整個(gè)并聯(lián)電路消耗的總電功率為P=Pi+P2=12Ri+(I—li)2R2 ,這是一個(gè)電路的總電功率P隨可變電壓11變化的二次函數(shù),將公式轉(zhuǎn)化為P=l2(Ri+R2)(up—)+L血。 從一變量的二次函數(shù)的物理知識(shí)就可以看出。 這是一象限的圖像,RiR22的開(kāi)口向下,對(duì)稱(chēng)軸為11=兩,頂點(diǎn)在(』,丄丄空),一維二次函數(shù)圖像。
當(dāng)電流J取不同值時(shí),電路的總電功率P急劇變化,但只有當(dāng)前面的“^=0,即=”^時(shí),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(dǎo)出的并聯(lián)R路電壓的分配規(guī)律,總電功率Pmin的最小值為系統(tǒng)實(shí)際消耗的電功率并聯(lián)電路7DDR-R2。 并聯(lián)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(gè)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(lián)和并聯(lián)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(jìn)行分配電路消耗的總電功率。