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[摘 要]电学知识是我们高中物理学习当中的一项重点内容。在实际电学解题过程当中，需要能够学会以多种方式进行解题。其中，等效法是一项较为有效的解题方式，通过该方式在实际解题当中的灵活运用，能够有效实现解题速度以及质量的提升。在本文中，将就等效法在电学解题中的渗透进行一定的研究与分析。
[关键词]等效法；电学解题；渗透；
中图分类号：S234 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0039-01
1 引言
在物理解题当中，等效法是经常应用到的一种方式，在该方式当中，其将对问题当中的部分因素进行变换处理，或通过对称性的应用根据一定规律对其进行分析，以此获得对应结果。通过该方式在实际解题当中的应用，即能够起到巩固双基以及活化思维的作用。在我们高中物理知识学习当中，电学是其中的重要组成部分，且在高考当中占据有着较大的比重。通过等效法在恒定电流、静电场题目解答当中的应用，即能够获得更为快捷以及准确的效果。
2 电学解题当中等效法应用
2.1 割补法
该方式即是一种以等效思想对叠加问题进行解决的方式，该方式的基本原理，即对于均匀带电球体来说，其球心位置具有的场强为0，或该球体对球心位置所具有的电荷作用力为0，在实际处理当中，可以将该球体看作是由一定数量点电荷组成的，其在球心对称两个2点电荷方面，则将在球心位置形成等大反向强度，合场强为0。
例1：如图1所示，其中，A、B、C、D、E为个圆周之上具有等间距特征的5个点，该圆的半径为r。在这几个点上，各对一个电荷进行固定，除了在A點具有-q电荷量以外，其余各点各点具有+q的电荷量。那么圆心O位置所具有场强的大小与方向为？
根据对该题目的分析后发现，在该圆周上，5个电荷以均匀方式分布，O点位置的场强即为这几个点电荷在O点位置形成场强的矢量和。在对不同电荷在O点位置场强画出后，可以发现对于相邻2个以及间隔1个的2个电荷场强方向夹角并非为特殊值，如根据矢量合成平行四边形对其进行求解，则将存在着较大的难度。因这几个电荷具有同等的电荷量，则仅仅A位置电荷带电，如在A位置对一个电荷-2q以及+q进行放置，则将等效为均匀的带电球体，以及在O点位置-2q电荷的叠加。对于均匀带电球体，其在O点位置所具有的场强则为0，而A点-2q在O点位置所具有的场强为2kq/r2，而其所具有的方向即为沿着OA的方向。
2.2 对称法
该方式对边值问题进行求解的一种该方式，其基本原理，即使用在目标场域以外假象电荷的应用实现导体表面电荷场强分布的等效替代处理，该方式使用的目的，即对一定数量的点电荷进行求出，以此实现对所求电荷的替代。
例2：有一均匀带电球壳，其在球外空间形成的电场等效与在球心位置集成电荷所形成的电场，其具体情况如图2所示。在该图上，半球面AB上具有正电荷的均匀分布，其总电荷量为q，球面的半径为R。其中，CD为经过半球顶点同球心O所具有的轴线，在轴线上有两点M、N，且有2R=OM=ON。目前，已知在M点具有大小为E的场强，那么可以获得在N点所具有的场强为？
在该题目求解当中，我们可以假设在N一侧具有一个半球，以此使题目当中的半球能够形成一个完整的球体。在N侧半球当中，其具有均匀的-q以及+q电荷。那么该球体则将具有均匀+2q的特点，且在N一侧具有-q的均匀电荷量。此时，该球体在+2q在M点位置所具有的场强为：
根据M点位置场强为右半球以及左半球场强在M点位置的叠加。因M点场强方向同球体+2q所形成的场强具有着相同的方向，那么在N侧半球-q电荷所形成的场强则同其相反，以此可以了解到，在右半球-q电荷在M点形成的场强为：
在M点位置，所具有的E2仅仅具有右半球带电荷量-q情况下的场强。根据其对称性可以了解到，在上图的模型当中，N点位置的场强同E2相同，且具有向右的方向。
2.3等效电阻法
在该方式当中，即将电路变化实现对物理量的等效处理，在完成该部分操作之后联系串并联规律以及欧姆定律进行分析。对于开关断开位置，则可以视作该位置的电阻具有无限大的特征，而对于闭合位置，则可以将其视作为电阻为0。对于电路存在的故障问题，无论存在的故障问题是断路还是短路，问题发生的原因多么复杂，其具体实质都较为简单：对于短路情况，可以将其理解为电器具有非常小的电阻，即如同是在电路当中的一根导线。而短路方面，其实质即为电流无法通过的区域，即等同于断开的开关，在该位置具有无限大的电阻。在实际分析当中，通过导线对短路位置用电器进行替代、使用断开开关对断路位置的用电器进行替代，则能够获得较好的处理效果。
例3：如下图所示，在该电路当中，当将开关S闭合之后，两个灯豆将正常发光。之后，因某种故障原因的存在L2突然变量，电压表读数增加。根据该情况表现，则可以了解到该故障发生的原因为：
A.L1灯丝烧断
B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器C被击穿
根据因果递推可以发现，如电路当中L1灯丝烧断，那么其总电阻以及路端电压将变大，干路电流变小，L2的并联部分电阻不会发生变化，干路的电压、电流以及功率变小，不符合情况。如电阻R2断路，那么总电阻则将变大，路端电压增加、干路电流降低。对于L2并联，则属于变化部分，在该部分中，路端电压同电压将具有同样大的变化情况，并因功率增加而更亮，可以发现选项B正确。而在R2短路的情况下，其情况则将同选项B相反。而当C在被击穿的情况下，即相当于电容器短路，路端电压与总电阻降低，不符合要求，最终确定问题的答案为B。
3 结束语
在上文中，我们对等效法在物理电学解题中的渗透进行了一定的研究。可以了解到，通过等效法在电学解题当中的应用，能够使解题过程变得更为简单，能够以更短的时间获得正确的答案。在未来解题中，需要我们能够做好等效法的尝试与练习，以此方式的应用在考试当中获得更好的成绩。
参考文献
[1] 唐冬梅.论物理学中的等效法及其在解高考题中的应用[J].中学物理2014（15）
[2] 查代然.解析“等效法”和“转换法”[J].数理化学习（初中版）2015（10）
[3] 郑金.等效法在直流电路问题中的应用[J].高中数理化2015（21）
作者简介
路延博（2000-01-），男，汉，山东聊城人山东省聊城第一中学。
[关键词]等效法；电学解题；渗透；
中图分类号：S234 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）04-0039-01
1 引言
在物理解题当中，等效法是经常应用到的一种方式，在该方式当中，其将对问题当中的部分因素进行变换处理，或通过对称性的应用根据一定规律对其进行分析，以此获得对应结果。通过该方式在实际解题当中的应用，即能够起到巩固双基以及活化思维的作用。在我们高中物理知识学习当中，电学是其中的重要组成部分，且在高考当中占据有着较大的比重。通过等效法在恒定电流、静电场题目解答当中的应用，即能够获得更为快捷以及准确的效果。
2 电学解题当中等效法应用
2.1 割补法
该方式即是一种以等效思想对叠加问题进行解决的方式，该方式的基本原理，即对于均匀带电球体来说，其球心位置具有的场强为0，或该球体对球心位置所具有的电荷作用力为0，在实际处理当中，可以将该球体看作是由一定数量点电荷组成的，其在球心对称两个2点电荷方面，则将在球心位置形成等大反向强度，合场强为0。
例1：如图1所示，其中，A、B、C、D、E为个圆周之上具有等间距特征的5个点，该圆的半径为r。在这几个点上，各对一个电荷进行固定，除了在A點具有-q电荷量以外，其余各点各点具有+q的电荷量。那么圆心O位置所具有场强的大小与方向为？
根据对该题目的分析后发现，在该圆周上，5个电荷以均匀方式分布，O点位置的场强即为这几个点电荷在O点位置形成场强的矢量和。在对不同电荷在O点位置场强画出后，可以发现对于相邻2个以及间隔1个的2个电荷场强方向夹角并非为特殊值，如根据矢量合成平行四边形对其进行求解，则将存在着较大的难度。因这几个电荷具有同等的电荷量，则仅仅A位置电荷带电，如在A位置对一个电荷-2q以及+q进行放置，则将等效为均匀的带电球体，以及在O点位置-2q电荷的叠加。对于均匀带电球体，其在O点位置所具有的场强则为0，而A点-2q在O点位置所具有的场强为2kq/r2，而其所具有的方向即为沿着OA的方向。
2.2 对称法
该方式对边值问题进行求解的一种该方式，其基本原理，即使用在目标场域以外假象电荷的应用实现导体表面电荷场强分布的等效替代处理，该方式使用的目的，即对一定数量的点电荷进行求出，以此实现对所求电荷的替代。
例2：有一均匀带电球壳，其在球外空间形成的电场等效与在球心位置集成电荷所形成的电场，其具体情况如图2所示。在该图上，半球面AB上具有正电荷的均匀分布，其总电荷量为q，球面的半径为R。其中，CD为经过半球顶点同球心O所具有的轴线，在轴线上有两点M、N，且有2R=OM=ON。目前，已知在M点具有大小为E的场强，那么可以获得在N点所具有的场强为？
在该题目求解当中，我们可以假设在N一侧具有一个半球，以此使题目当中的半球能够形成一个完整的球体。在N侧半球当中，其具有均匀的-q以及+q电荷。那么该球体则将具有均匀+2q的特点，且在N一侧具有-q的均匀电荷量。此时，该球体在+2q在M点位置所具有的场强为：
根据M点位置场强为右半球以及左半球场强在M点位置的叠加。因M点场强方向同球体+2q所形成的场强具有着相同的方向，那么在N侧半球-q电荷所形成的场强则同其相反，以此可以了解到，在右半球-q电荷在M点形成的场强为：
在M点位置，所具有的E2仅仅具有右半球带电荷量-q情况下的场强。根据其对称性可以了解到，在上图的模型当中，N点位置的场强同E2相同，且具有向右的方向。
2.3等效电阻法
在该方式当中，即将电路变化实现对物理量的等效处理，在完成该部分操作之后联系串并联规律以及欧姆定律进行分析。对于开关断开位置，则可以视作该位置的电阻具有无限大的特征，而对于闭合位置，则可以将其视作为电阻为0。对于电路存在的故障问题，无论存在的故障问题是断路还是短路，问题发生的原因多么复杂，其具体实质都较为简单：对于短路情况，可以将其理解为电器具有非常小的电阻，即如同是在电路当中的一根导线。而短路方面，其实质即为电流无法通过的区域，即等同于断开的开关，在该位置具有无限大的电阻。在实际分析当中，通过导线对短路位置用电器进行替代、使用断开开关对断路位置的用电器进行替代，则能够获得较好的处理效果。
例3：如下图所示，在该电路当中，当将开关S闭合之后，两个灯豆将正常发光。之后，因某种故障原因的存在L2突然变量，电压表读数增加。根据该情况表现，则可以了解到该故障发生的原因为：
A.L1灯丝烧断
B.电阻R2断路
C.电阻R2短路
D.电容器C被击穿
根据因果递推可以发现，如电路当中L1灯丝烧断，那么其总电阻以及路端电压将变大，干路电流变小，L2的并联部分电阻不会发生变化，干路的电压、电流以及功率变小，不符合情况。如电阻R2断路，那么总电阻则将变大，路端电压增加、干路电流降低。对于L2并联，则属于变化部分，在该部分中，路端电压同电压将具有同样大的变化情况，并因功率增加而更亮，可以发现选项B正确。而在R2短路的情况下，其情况则将同选项B相反。而当C在被击穿的情况下，即相当于电容器短路，路端电压与总电阻降低，不符合要求，最终确定问题的答案为B。
3 结束语
在上文中，我们对等效法在物理电学解题中的渗透进行了一定的研究。可以了解到，通过等效法在电学解题当中的应用，能够使解题过程变得更为简单，能够以更短的时间获得正确的答案。在未来解题中，需要我们能够做好等效法的尝试与练习，以此方式的应用在考试当中获得更好的成绩。
参考文献
[1] 唐冬梅.论物理学中的等效法及其在解高考题中的应用[J].中学物理2014（15）
[2] 查代然.解析“等效法”和“转换法”[J].数理化学习（初中版）2015（10）
[3] 郑金.等效法在直流电路问题中的应用[J].高中数理化2015（21）
作者简介
路延博（2000-01-），男，汉，山东聊城人山东省聊城第一中学。