我们假设这么一个情景:有这么一道题:
上面的电路可以等效为一个阻值为多少的电阻?如果我们仔细列写表达式,假设总电流为Itest,R1中电流为I1,R5中电流正方向向右,为I5,总电压为Vtest,如下图:
我们把电路中能列的关系都列出来,可以得到:(形式上可能略有不同)
剩下的就是解这个令人生无可恋的方程组,得到Vtest/Itest了,当然考试不会考这么复杂的电路,我们就不必真的亲手算了。我们假设你生算了很长时间后,解出:
你想检验一下你的结果,但是又不想换个方法重做一遍(比如重设几个未知数,再列方程求解),那么你能怎么办呢?下面介绍几个简单易行的方法:
一、检查单位是否统一
左侧我们想得到的是等效总电阻,单位是欧姆,右侧仅代入单位,得到分子是欧姆的三次方,分母则是欧姆的平方,约分一下,单位还是欧姆。这是最基本的一项检查,如果你算了一大顿,最后等式两端或者加减号的两边单位都不统一,那想都不用想,结果肯定是错的。
二、代入极端情况
很复杂的情况不好考虑,那我们可以考虑简单的特殊情况,比如把R5=0代入上面的式子,我们就能得到:
此时的电路图:
中间相当于导线,那么就是1、3并联,2、4并联,之后再串联,这个总电阻就比较好求,容易求出和上面的结果是一致的。
类似地,我们还可以假设R5断路,也就是电阻无穷大,这个时候分子分母没有R5的项可以忽略,我们就得到:
考虑此时的电路:
1、2串联,2、4串联,两个支路再并联,我们也可以计算得出上面的式子也是对的。
经过两种极端情况的验证,我们对结果的正确性可以说更有把握了。如果你还不放心,那么我们还有一招。
三、利用对称性
再次观察一下这一个电路图:
有没有感觉到整个图十分对称,我们不难发现,下面两个图与上面这个是完全等效的:
也就是说,如果我们同时将1、3互换,2、4互换,或者同时将1、2互换,3、4互换,得到的电路内阻应该是不变的(不过不能只互换其中一组,比如只互换1、3,得到的就不是等效的电路了)。我们回去检查一下我们的表达式:
如果同时互换1、3和2、4,或者同时互换1、2和3、4,值确实还是不变的,这说明上面电路的对称性在这个表达式中也得到了体现,这个答案就更靠谱了。
通过上面几种方式的检验,我们已经基本对我们的结果有了比较充足的信心了(事实上只要结果不是你瞎蒙的,是实打实算出来的,验证到这几乎可以说这个结果没有问题了),并且进行这些检验所需的时间也远比重新算一遍要快。
由此可见,除了验算,我们还有很多方法可以初步判断自己解的正确性,虽然这些方法不能百分百有效,但在时间有限的考场上却很有可能助你一臂之力。
文:风华
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