浅析电工基础中求电源功率的方法与技巧

浅析电工基础中求电源功率的方法与技巧
摘要：机电专业对口高考中，求电源的功率问题是一个比较重要的知识点。

本文通过实例的三步解题法，分析说明了求电源功率的方法和技巧。

关键词：恒流源功率方向捷径回归近几年江苏对口单招考试机电专业的综合理论试卷中，多次出现求电源的功率问题（06年第51题，07年第55题，08年第52题）。

根据高考后的试卷分析发现，此类题目的得分率普遍偏低，究其原因，其中，最重要的一条就是学生未能掌握正确的解题方法。

“方法”一词，在我国最早出现在春秋战国时代的思想家墨子的《天志》篇中，指的是度量方形之法，以后这个词的含意逐渐扩展成为人们为了达到一定目的所运用的手段。

做任何事情，方法是头等重要的，因为方法的好坏关系到事情的成功和失败。

平时人们常说的“事半功倍”和“事倍功半”，也就是工作效率问题，与方法的选取和运用直接相关。

方法好，效率高，可能达到“多、快、好、省”；方法不好，效率低，则会导致“少、慢、差、费”。

因此，要想让学生在对口高考中快速正确的解决这类题目，就必须准确掌握一些方法和技巧。

下面通过具体的例子来说明。

1 分析题目定方向
先看下面一个小故事。

英国科学家赫胥黎应邀到都柏林演讲，由于时间紧迫，他一跳上出租车，就急着说：“快快！来不及了！”司机遵照指示，猛开了好几分钟，赫胥黎才发现不太对劲，问道：“我没有说要去那里？”司机回答：“没有啊！你只叫我快开啊！”赫胥黎于是表示：“对不起，请掉头，我要去都柏林。

”这则小故事可以说明，如果走错了方向，或者没有掌握解决问题的关键因素，最后只能空忙一场。

求解电源的功率问题也是如此，千万不能拿到题目不管三七二十一，先下笔再说，等做了几分种后才发现与题目的要求不相符，甚至你所写的与所求的南辕北辙。

因此在解题之前，首先，必须分析题目的已知条件和所要求的未知量，定好方向。

以下题为例（07机电专业高考题第55题）：下图所示电路，US1＝25V，US2＝13V，US3＝50V，R1＝90Ω，R2＝45Ω，R3＝30Ω，R4＝5Ω，R5＝20Ω，IS＝3A。

求：恒流源IS的功率。

是围绕求电压展开。

看起来，该分析比较简单，但却是至关重要的一步，它可以避免解题的盲目性，少走弯路，提高效率。

2 巧用定律找捷径
提到捷径，许多人都认为是最短的路，其实不然。

有这样一个故事：有一天，一个小职员赶着上班，要参加一个很重要的会议，不能迟到。

无奈他的闹钟却在早晨坏了，最糟糕的是还有二十分钟会议就要开始了。

小职员唯有乘出租车，希望能赶得及参加会议。

好不容易他拦到了一辆出租车，匆匆忙忙上车后，他便对司机说：“司机先生，我很赶时间，拜托你走最快的捷径好吗？”司机问道：“先生，您所说的捷径，是走最短的路吗?”小职员好奇地问：“最短的路不是最快的吗?” “当然不是，现在是繁忙时间，最短的路都会交通挤塞。

你要是赶时间的话便得绕道走，虽然多走一点路，但却是最快的方法。

”听了司机的话，小职员选择走了最快的路。

途中他看见不远处有一条街道交通挤塞得水泄不通，司机解释说那条正是最短的路。

司机所言即是，多走一点路果然畅通无阻，虽然路程较远，多花了点时间，却很快便到达目的地。

在求两点间的电压时何尝不是呢？上题中，根据分析题目要求电
第①条路径未知量有2个，而第②条未知量只有一个，所以确定用第②条路
径求U。

选好路径只是万里长征走完了第一步，定律用得是否合适，也是能否成功的一个关键因素。

求电流的方法有很多种，是直接用欧姆定律和基尔霍夫定律,还是用电源的等效变换，或是用戴维宁定理，抑或用叠加定理？还需要进行选择。

求一条支路的电流通常考虑用电源的等效变换和戴维宁定理，求多条支路的电流通常用回路电流法和叠加定理。

其中求一条支路的电流时，如果电路的串并联关系明确则用电源的等效变换比较方便，否则用戴维宁定理。

显然本题最便捷的方法是用戴维宁定理来解决。

用戴维宁定理求解时把R3和R5串联的支路当成待求支路，求开路电压UAB时还必须进行一次路径的选择，根据计算量最少的原则，选择最外围的路径。

注意求解开路电压时必须撇开前面的所有问题，只考虑求开路电压UAB。

同样根据计算最少，最方便的原则，选择回路电流法列方程来求解。

I■=1A(R■+R■)I■-R■I■=U■-U■
解出方程后根据I1′=Iɑ,-I4′=-Ib计算出UAB=-US2-I1′R1+I4′R4+ US1,再求出等效电阻RAB，最后接入R3和R5待求支路，求出I3。

在求电路中电压或电流时，一定要多比较，多思考，找出最便捷的路径和最合适的定律来求解，“最合适才是最好的”。

这样不仅能省时省力，更能提高解题的正确率。

3 回归原图得结论
学生在求解功率的过程中，有些学生开始方向比较明确，找到了求相关物理量的路径，运用了相关的定律，可最后却得不到结论。

问题出在哪里？原因错把“中转站”当成了“终点站”。

不回归原图，达不到终点是学生最易犯的错误之一。

例如上题中，有些同学在计算开路电压时就把U′当成了U，直接用I U′计算得出功率。

所以，在求电源功率的过程中，目的性一定要十分明确，每做一步时要明白自己在做什么，最终目的是什么，一定要心知肚明，切不可被表面所迷惑。

上题中在第一步明确了求电压的方向后，接下来第二步的目的是求I3，求I3首先必须求UAB，在求UAB的过程中必须撇开其它所有的问题，把求UAB当成单独一题来求解，只考虑求UAB的问题，不可再联系到第一步，否则便会前功尽弃，得出错误的结论。

上题中求出I3的值只是到达了“中转站”，而要求出恒流源的功率才最后的“终点站”。

在求出I3后，切不可沾沾自喜，得意忘形，以致忘了最终的目的。

尤其是用等效变换法解题时，中途解题时有些元件被当成多余元件而去掉，那只是过程中的一个插曲，不可当成主流，在由“中转站”通向“终点站”的过程中，必须回归原图，再次明确题目的最终要求。

求恒流源的电压和恒压源的电流时，不管题目如何，用什么方法求解，最终都必须回归原题，在原图中得出结论。

例如上题中，最后一步必须回到原图，通过原图的路径I3R3+I3R5-US3来求U，把I3的值代入式子U＝I3R3+I3R5-US3中，求出U，最后代入公式P＝UI，解出恒流源的功率。

求解恒流源和恒压源的功率是一个比较复杂的问题，它是电工基础中电路分析的综合应用，需要对电路分析的定理定律非常熟练，只有在熟练掌握定理定律的基础上，加上正确的方法和技巧，才能真正地驾轻就熟，快速准确地解出功率。

因此，在教学过程中，教师应注重培养学生的分析能力，着重训练学生解题的思维方法和技巧，使学生达到触类旁通，举一反三的效果。