我如何向我的物理老师证明并联电池不会使电流增加一倍?

电器工程 电阻器 欧姆定律 物理
2022-01-13 23:09:28

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

我的物理老师说,通过电阻的电流是 4A,因为如果每个电池单独连接到电阻上,电流为 2A,所以它们都有 2A 的电流通过,所以电阻总共有 4A 通过它,因为结规则(这是当我问她为什么总电流不是 2A 时她给出的解释),但事实并非如此,因为当电压为 80 时,通过电阻器的电流为 2A(这些电池是并联的) ,因此每个电池都有 1A 电流。我应该如何解释她的逻辑不起作用,因为当您添加另一个电池时电流不会加倍?

编辑:当我询问欧姆定律时,她对我的回应:每个电池自己提供 2A 电流,所以它们结合起来,因为显然,你可以单独处理每个回路,所以根据结规则,2A 电流加入变成 4A .

4个回答

只要问她电阻两端的电压是多少

方法一

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模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

图 1. 一个简单的实际实验。

用图 1 的电路进行实验将证明并联电压源不会改变电流。您应该得到 9 mA 的读数,其中一个或两个电池都在电路中。

方法二

思想实验:

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模拟这个电路

图 2. 电池盒有两节电池和一个看不到位置的开关。

  • 电线离开盒子的终端电压是多少?
  • 如果我关闭开关,它会改变吗?
  • 该电压的预期电流是多少?

他说过

如果单独连接到电阻器,每个电池的电流为 2A,因此它们都有 2A 的电流通过它们

正确的。两个电路都有 2A 电流通过。

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因此由于结规则,电阻器总共有 4A 电流通过

但是,如果我们将上述电路合二为一,我们会得到这个而不是原来的电路。

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两个电阻通过它们的电流为 2A,总共 4A。

更新:当然,您不能只采用两个独立的电路,以您喜欢的任何方式将它们连接在一起,然后期望它们之后的工作方式相同。但是,如果您连接一些具有相同电位的点,它不会改变任何事情。

现在,一个基本问题。并联的 R1=40Ω 和 R2=40Ω 电阻的合成电阻是多少?

20Ω,因为1140+140=20

因此等效电路相当

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其他人已经大量指出了老师的错误推理。我想提一下这似乎也有一些混乱的另一部分。

现在我们都知道通过电阻器的电流是 2 A。但是,在现实世界中说每个电池因此提供 1 A 是不正确的。两个电池提供的总电流是 2 A,但实际上你可以t 真的假设电池均分电流。

电池在电气和化学上非常复杂,而且过去的历史很重要。在现实世界中,您永远不能假设两块电池是相同的。

大致上,您可以将电池视为与电阻串联的电压源。电压是化学反应引起的。它取决于确切的化学成分,它会随着时间、过去的历史、最近的当前需求和温度而变化。

串联电阻部分模拟了离子通过电池电解质扩散的难易程度,但也包括连接电阻,并且随着电池的耗尽程度而显着变化。

即使只使用这个简单的电池模型,你实际上也有这个电路:

根据 R1 和 R2 的值以及确切的内部电池电压,一个电池相对于另一个电池提供的电流可能会有很大差异。

然而,欧姆定律仍然成立,通过电阻器的电流将是电阻器两端的电压除以其电阻。