基于大中衔接教学分析电池混用问题
2021-03-07庞彩莹
广西物理 2021年3期
庞彩莹
(柳州高级中学,广西 柳州 545006)
1 引言
日常生活里,在使用多个电池的小电器说明书中,经常可以看到这样的提示,新、旧电池不能混用。为什么不能随便混用?大多人都不能用专业的思想分析问题。基于此,本文主要用高中生的知识水平讨论新、旧电池混用后可能出现的问题,通过讨论分析,知道在特定条件下,旧电池不仅不能供电,反而会消耗新电池的能量,通过常见的现象问题分析让学生更好理解运用所学知识。同时在并联混用这种较复杂的情况时,用大学的基尔霍夫定律,更加清晰明确的分析电池混用出现的可能情况。
2 具体分析
2.1 若两电池串联向负载供电
(1).空载时,电路中电流I=0 。
(2).有负载时(图1),根据高中物理闭合电路的欧姆定律

图1

由④可知,当R减小时,U2减小。即U2可能为零甚至为负值。
令U2=0,由④可得。讨论:在E1>E2,r1<r2假定下,
2.2 若两电池并联向负载供电
1).空载时,在两电池组成的回路中,因E1E2,有电流I0通过(图2),


图2
电池1 放电,向电池2 充电,这是电池两端的电压较负载时高,因而I0也就是电池1 向电池2 充电的最大充电电流。
2).有负载时(图3),


图3
联立解得:

令I2=0,由⑧式可得:,讨论:
2.3 大学基尔霍夫定律分析两电池并联向负载供电情况
在电池混用并联时,用大学知识可以更加准确清晰的定量讨论[2]。由基尔霍夫定律可求出多支路电流:

解方程得:

I2>0 时,电池2 输出电流,输出能量,有同理I1>0 时,电池1 输出能量,得:。这里可以看到和用高中的多个电路的闭合电路欧姆定律的分析表达是一致的。……
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