等效电源的应用（学案）

等效电源的应用（学案）恒定电流是每年高考的必考考点。其中有些问题用常规的解法求解是比较困难的，但如果把电源和一些固定的电阻当作一个新的电源等效电源，将会使问题大大简化。今天，我们一起来探究等效电源及其应用。一、测电源电动势和内电阻的误差分析例一、某同学学习了测电池电动势和内电阻的实验后，到实验室找到一些铜片和锌片，准备测水果电池的电动势和内阻。他将铜片和锌片在苹果上相距不太远插入苹果后用电压表测量水果电池两端的电压，发现接近1.5V，于是找来一额定电压为1.5V的小灯泡直接接到电池两端，结果灯没亮，接着用电流表00.6A量程接入电路测量，发现电流表指针几乎不偏转，换用毫安表接入，结果有示数约为3mA。该同学准备了下列器材：待测“水果电池”电流表：满偏电流3mA，电阻约10电压表：量程01.5V，电阻约1000滑动变阻器R1：030滑动变阻器R2：01000开关、导线等实验器材.该同学采用图1甲做实验得到的UI图如图1丙中图线、采用图1乙的电路做实验得到的UI图如图1丙中图线。若不计测量中的偶然误差，用图1甲电路测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较，电动势E （选填“偏大”或“相等”或“偏小”），内电阻r (选填“偏大”或“相等”或“偏小”）。用图1乙电路测量得出的电动势和内电阻的值与真实值相比较，电动势E (选填“偏大”或“相等”或“偏小”)，内电阻r (选填“偏大”或“相等”或“偏小”)。解析：图1甲电路，问题1：请同学们考虑电压表的示数是电源的路端电压吗？电流表的示数是电源的电流吗？是哪个表的什么作用引起的系统误差呢？问题2：请推导测量值与真实值之间的定量关系。提示：把电压表当理想表，写出全电路欧姆定律的表达式，得出，结合UI图象求出测量值。考虑电压表的电阻，写出全电路欧姆定律的表达式，得出，结合UI图象求出真实值。问题3： 和的物理意义是什么？问题4：用等效电源的观点理解，问题5：用等效电源的方法确定图乙中测量值与真实值之间的定量关系。问题6：在测电源电动势和内电阻实验中，引起误差的原因是什么？什么情况下求的是测量值，什么情况下求的是真实值？应用等效电源进行误差分析时，电动势的测量值等于什么？内电阻的测量值等于什么？小结：二、电路的分析与计算图 2Er例二、在如图2所示的电路中，设电源的路端电压为U，流过电源的电流为I。的电压、电流分别为。的电压、电流分别为。在滑动变阻器的触头向右滑动的过程中，A、B、C、均不变D、均不变问题7：分析确定A、B的正误。问题8：请分别说明C中各比值的物理意义，从而判定C的正误。问题9：请分别写出D中各比值的表达式，说明其物理意义，从而判定D的正误。例三、在如图3、4所示的电路中，电源电动势，内电阻，滑动变阻器的最大阻值为12。求两种电路中的最大功率。图 4ErEr图 3问题10：请计算图3对应的问题（准备展示）。问题11：请计算图4对应的问题（准备展示）。问题12：请同学们思考：在电路的分析与计算问题中，分析与计算哪个研究对象的物理量时用常规的方法比较困难？引入等效电源后可以怎样转化而使问题得以快速的解决？小结：总结：5