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图1.1
图1.1是上学期期末考试里的一道计算题,难度不大,但很可惜,正确率不到30%。此题的解法至少有6种,统计数据如图1.2
图1.2
1.戴维南定理
有26%的人选择了这种解法,这13人中能正确画图并算出结果的有5人,占38%,在所有解法中正确率最高。采用这种方法的人应该比较喜欢画图。
戴维南定理需要将所求支路断开(或者说换成∞的电阻),算出开路电压,然后将“电压源→短路,电流源→断路”,算出等效内阻,最后将开路电压、等效内阻、支路串联在一起,算出支路的参数。一般来说,少一条支路,电路会更简单一些,所以这是我做题时最喜欢的解法,而且这种操作在分析电容充放电时也会用到,相当实用。可惜选择的人数并没有想象中多,可能是学生不愿意多画三个电路图吧。
图1.3
2.叠加定理
有14%的人选择了这种解法,但这7人中能正确画图并算出结果的只有2人,占29%。采用这种方法的人或许很擅长将物品分类。
叠加定理也用到了“电压源→短路,电流源→断路”,看上去很简单。本题中之所以电流源能用分流定律,是因为电流源右方的5Ω和6Ω两电阻电压相等。如果电压源有内阻,这样用分流公式来做就是错的。学生作答时并没有强调这一点,有可能只是因为死记了个公式碰对了结果,实际的掌握情况是存疑的。
图1.4
3.回路电流法
有36%的人选择了这种解法,选择的人数最多,采用这种方法的人应该比较合群吧。但这18人中能正确画图并算出结果的只有5人,占28%。第3、4种解法的动画见: 回路电流法
4.回路电流法(简)
有8%的人选择了这种解法,但这4人中能正确画图并算出结果的只有1人,占25%。这4人应该是这批学生里思维最活跃的。
5.节点电位法
有4%的人选择了这种解法,可惜这2人方程列错了,不过他们应该是这批学生里最有勇气的。第5、6种解法的动画见: 节点电位法
6.节点电位法(简)
没有一个学生选择这种解法。
7.电压源电流源互换
有2%的人选择了这种解法,但该生把电路图变换成了一个错误的电路图,解出来的结果自然也是错的。不过,选择这种方法的学生还是有进一步提升的可能。4节点的电路偶尔能用这种方法进行部分化简,但求解应该太不可能。
8.完全没思路的学生
有10%的人完全无法动笔,通过一个学期的教学,面对这种题目居然完全无法动笔,应该就是那些从不听课、每次作业都抄袭的学生了。
后记
出卷时,本题我提供的标准答案只有第1、3两种解法,因为戴维南定理、回路电流法能推广应用到复杂的电路,本来的目的是考察学生对于这两种解法的掌握程度。改卷过程中,发现了其余4种解法,这也算得上是教学相长吧。学生并不需要掌握所有的方法,但上课的老师可能还是得多掌握一些。
本文和“寒蝉鸣泣之时”无关,只是借用了这四个字,半透明遮罩的动画特效不知道是否可以命名为“鬼隐”?另外,看了知乎里“「茴香豆的『回』字有四种写法」让你有什么启发和感慨?”后,感觉挺有意思的,打算做一个【回囘囬𡇌】系列,主要内容是教学过程中遇到的普通学生不需要100%掌握的一题多解或相似的概念和电路。这一篇的图太多了,分成三部分吧。
可惜啊,标题不能有𡇌字。
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GMT+8, 2024-11-19 22:54
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