1、教案(45)电路综合应用 教学目标1掌握闭合电路的UI图像2解决综合计算问题 分类剖析(一)电路计算例1把电阻R1接到内电阻等于1的电源两端，测得电源两端电压为3V.如果在电阻R1上串联一个R26的电阻，再接到电源两端，测得电源两端电压为4V.求电阻R1的阻值【解析】两次在电源两端测得的都是路端电压，代入闭合电路欧姆定律即得设电源电动势为，内阻为r.根据闭合电路欧姆定律可知，前、后两次的路端电压分别为 U1R1，U2(R1R2)或3，4.两式相比，得 ，即R7R1180，取合理值得R12(另一解R19舍去).例2如图所示的电路中，R13，R29，R36，电源电动势24V，内阻不计当电键S1、S
2、2均开启和均闭合时，灯泡L都同样正常发光(1)写出两种情况下流经灯泡的电流方向：S1、S2均开启时；S1、S2均闭合时(2)求灯泡正常发光时的电阻R和电压U.【解析】画出S1、S2均开启和闭合时的等效电路图，即可判知电流方向灯泡L能同样正常发光，表示两情况中通过灯泡的电流相同(1)S1、S2均开启时，流经灯泡的电流方向从ba；S1、S2均闭合时，流经灯泡的电流方向从ab.其等效电路如图所示(2)设灯泡的电阻为R.S1、S2均开启时，由闭合电路欧姆定律得流过灯泡的电流强度I1.S1、S2均闭合时，由闭合电路欧姆定律和并联分流的关系得流过灯泡的电流强度 I2.两情况中，灯泡L同样正常发光，表示I1
3、I2，即.解得R3.灯泡正常发光时的电压由等效电路图根据串联分压得U24V4.8V.例3如图所示电路，电源电动势6.3V，内电阻r0.5.外电路中电阻R12，R23，滑动变阻器的全部电阻R05.试求滑动头P由a端向b端滑动过程中电压表示数的变化范围. 【解析】电压表测量的是外电路上的电压，它随外电路电阻的增大而增大当滑动头在a端时，可等效成如图所示电路当滑动头P从a端向b端滑动时，由于外电路电阻呈非线性变化，电压表的示数并不是随着滑动头一直增大的其最大值对应于外电路电阻取最大值的位置滑动头在a端时，由等效电路图得外电路总电阻RR1(R0R2)1.6电压表的示数(即路端电压)为U6.3V4.8V
4、.设滑动头P在ab中某一位置时，aP段电阻为Rx，则Pb段电阻为(R0Rx)，其等效电路图如图所示外电路的总电阻为R(R1Rx)(R2R0Rx) .由于式中分子上两项之和(R1Rx)(R2R0Rx)R1R2R0是一个定值，由数学知识知，当它们相等时，其乘积最大，对应的外电路电阻也最大由R1RxR2R0Rx，得Rx3.则R2.5.电压表示数为U6.3V5.25V所以电压表的示数范围为4.85.25V.【点评】如果认为电压表示数的最大值出现在b端，把原电路等效成如图所示电路由外电路电阻R2.1得U6.3V5.08V.这样就错了滑动变阻器在电路中使用时必须注意：(1)变阻器上允许通过的最大电流和电阻
5、变化范围；(2)由于电阻的非线性变化对电路的影响(二)电路设计例4某学生为了测量一物体的质量，找到一个力电转换器，该转换器的输出电压正比于受压面的压力(比例系数为k)，如图(1)所示，测量时先调节输入端的电压，使转换器空载时的输出电压为0；而后在其受压面上放一物体，即可测得与物体的质量成正比的输出电压U.现有下列器材： 力电转换器、质量为m0的砝码、电压表、滑动变阻器、干电池各一个、电键及导线若干、待测物体(可置于力电转换器的受压面上)请完成对该物体质量的测量(1)设计一个电路，要求力电转换器的输入电压可调，并且使电压的调节范围尽可能大，画出完整的测量电路图(2)简要说明测量步骤，求出比例系数k，并测出待测物体的质量m.(3)请设想实验中可能会出现的一个问题(1)(2)【解析】(1)在设计电路时，为了使输入电路电压调节范围尽可能大，所以应用滑动变阻器组成分压式电路，如图(2)所示(2)步骤： 设计安装完该电路后，还应进行调零，即在力电转换器的受压面上不放物体(压力为零)，调节滑动变阻器从而使力电转换器的输出电压为零；将砝码放在转换器上，记下输出电压U0；将待测物放在转换器上，记下输出电压U.因此由U0km0g得k测得Ukmg，因此mU.(3)可能会出现的问题有： 因电源电压不够而输出电压调不到零；待测物体质量超出转换器量程