高二物理串聯(lián)電路與并聯(lián)電路

1、第四節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路課標(biāo)解讀1.了解串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的連接方式,掌握串 并聯(lián)電路的電流 電壓的特點(diǎn).2.掌握電阻串 并聯(lián)的計(jì)算.3.通過(guò)對(duì)電表改裝的分析討論,提高綜合運(yùn)用歐姆定律,電路串 并聯(lián)規(guī)律以及分析解決問(wèn)題的能力. 課前自主學(xué)習(xí)一 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流串聯(lián)電路各處的電流相等,即I=I1=I2=In.并聯(lián)電路的總電流等于各支電流之和,即I=I1+I2+In.二 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電壓串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和,即U=U1+U2+Un.并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓相等,即U=U1=U2=Un.三 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和,即R=R1

2、+R2+Rn.并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和,即121.111nRRRR四 電壓表和電流表1.小量程電流表,表頭,主要參數(shù)有三個(gè).(1)電流表的電阻,通常叫做電流表的內(nèi)阻,用Rg表示.(2)指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流,叫做電流表的滿(mǎn)偏電流,用Ig表示.(3)指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電壓,叫做電流表的滿(mǎn)偏電壓,用Ug表示.2.由歐姆定律可知Ug=IgRg.3.改裝原理(1)當(dāng)改裝成量程為U的電壓表時(shí),應(yīng)串聯(lián)一個(gè)電阻R,因?yàn)榇?lián)電阻的分壓作用,因此也叫分壓電阻,電壓表的總電阻RV=Rg+R.(2)當(dāng)改裝成量程為I的電流表時(shí),應(yīng)并聯(lián)一個(gè)電阻R,因?yàn)椴⒙?lián)電阻有分流作用,因此也叫分流電阻,

3、電流表的總電阻.ggARRRRR知識(shí)梳理圖課堂互動(dòng)探究一 串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)和性質(zhì)1.基本特點(diǎn)(1)在串聯(lián)電路中,各處的電流相等,即I=I1=I2=In.(2)串聯(lián)電路的總電壓等于各部分電壓之和,即U=U1+U2+Un.2.性質(zhì)(1)串聯(lián)電路的等效總電阻為各電阻值R1R2 Rn之和,即R=R1+R2+Rn.(2)串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系是:各電阻兩端的電壓跟它們的阻值成正比,即1212.nnUUUIRRR二 并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)和性質(zhì)1.基本特點(diǎn)(1)并聯(lián)電路中各支路的電壓相等,即U=U1=U2=Un.(2)并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和,即I=I1+I2+In.2.性質(zhì)(1)并聯(lián)電路的等效總

4、電阻R與各支路的電阻R1 R2 Rn的關(guān)系是: (2)并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系是:I1R1=I2R2=InRn=U.121111.nRRRR三 電表的改裝1.小量程電流表G(又稱(chēng)表頭)(1)主要部分:永久磁鐵和可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈.(2)工作原理:通電后,線圈在磁場(chǎng)力的作用下帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn),指針的偏角與通過(guò)指針的電流成正比. (3)表頭的三個(gè)主要參數(shù):內(nèi)阻Rg:小量程電流表G的電阻.滿(mǎn)偏電流Ig:小量程電流表G指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流.滿(mǎn)偏電壓Ug:小量程電流表G通過(guò)滿(mǎn)偏電流時(shí),加在它兩端的電壓.由歐姆定律可知:Ug=IgRg.說(shuō)明:Ig Ug一般比較小,若通過(guò)電流表的電流大于Ig,電流表很容易燒壞.在

5、下圖中表頭G的兩端加上滿(mǎn)偏電壓Ug時(shí),通過(guò)表頭G的電流為滿(mǎn)偏電流Ig,此時(shí)指針指在最大刻度處.2.把小量程電流表改裝成大量程電流表(1)電流表改裝的原理:給小量程電流表并聯(lián)一個(gè)分流電阻,就可以用來(lái)量度較大的電流,即擴(kuò)大了電流表的量程,如下圖所示. (2)分流電阻的計(jì)算:gggI R.1,.,1IIR:gggggggI RRRIIIIRInRIn由并聯(lián)電路的特點(diǎn)解得電流擴(kuò)大量程的倍數(shù)3.電流表改裝成電壓表(1)電流表改裝成電壓表的原理:將電流表的示數(shù)根據(jù)歐姆定律Ug=IgRg換算成電壓值,可直接用于測(cè)電壓,只是量程Ug很小.如果給小量程電流表串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,就可以用來(lái)量度較大的電壓.因此電壓表

6、就是一個(gè)串聯(lián)了分壓電阻的電流表,如圖所示.(2)分壓電阻的計(jì)算:ggggUI RI R,:Rn1 R11.,ggggggggUUURRRRII RUUnU由串聯(lián)電路的特點(diǎn)解得電壓擴(kuò)大量程的倍數(shù)典例分析一 對(duì)串 并聯(lián)電路的理解例1:一個(gè)T型電路如圖所示,電路中的電阻R1=10 ,R2=120 ,R3=40 ,另有一測(cè)試電源,電動(dòng)勢(shì)為100 V,內(nèi)阻忽略不計(jì),則( )A.當(dāng)c、d端短路時(shí),a、b之間的等效電阻是40 B.當(dāng)a、b端短路時(shí),c、d之間的等效電阻是40 C.當(dāng)a、b兩端接通測(cè)試電源時(shí),c、d兩端電壓為80 VD.當(dāng)c、d兩端接通測(cè)試電源時(shí),a、b兩端電壓為80 V23123313323

7、2311323cd:,cd,RRR,A;,ab,R128 ,B;ab,RR,R,cdR,80 V,C;,cd,240cdababR RRRRRRUURRRUURR解析 根據(jù)電路中串聯(lián)并聯(lián)特點(diǎn) 、 端短路時(shí)并聯(lián)后與串聯(lián) 所以 等效電阻故 選項(xiàng)正確同理 、 端短路時(shí) 等效電阻故 選項(xiàng)錯(cuò)誤、 端接電源時(shí)與串聯(lián)中無(wú)電流經(jīng)過(guò) 故 、 兩端電壓即兩端電壓故 選項(xiàng)正確同理可知 當(dāng) 、 端接電源時(shí)5 V,D.故 選項(xiàng)錯(cuò)誤答案答案:AC名師點(diǎn)撥:求解等效電阻時(shí)先分清電路的串并聯(lián)關(guān)系,利用串聯(lián)的電路的電壓分配與電阻成正比求解電壓.在電路中哪個(gè)電阻中沒(méi)有電流,該電阻兩端電壓為零,即該電阻不承擔(dān)電壓,兩端等勢(shì). 鞏固

8、練習(xí)1.一燈泡的額定電壓40 V,正常工作時(shí)電流為5 A,如何把它接入電壓恒為220 V的照明電路上,使它正常工作?1211121212122:,R ,U .,2204040536 .40UUUUURRRRUURRU 解析 根據(jù)串聯(lián)電阻可以分壓 設(shè)需串聯(lián)電阻分配到的電壓由即得答案答案:串聯(lián)一個(gè)電阻串聯(lián)一個(gè)電阻,阻值為阻值為36 二 電表改裝例2:將滿(mǎn)偏電流Ig=300A 內(nèi)阻未知的電流表G改裝成電壓表并進(jìn)行校對(duì). (1)利用如上圖所示的電路測(cè)量電流表G的內(nèi)阻(圖中電源的電動(dòng)勢(shì)E=4 V):先閉合S1,調(diào)節(jié)R,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度,再閉合S2,保持R不變,調(diào)節(jié)R,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度的

9、,讀出此R的阻值為200 ,則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值Rg=_. (2)將該表改裝成量程為3 V的電壓表,需_(填“串聯(lián)”或“并聯(lián)”)阻值為R0=_的電阻.100串聯(lián)串聯(lián)9900 (3)把改裝好的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)電壓表進(jìn)行校對(duì),在下圖中試畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路圖和實(shí)物連接圖. 答案答案:見(jiàn)解析見(jiàn)解析 00626: 1S,GR,R:R100 . 221,331233300 10100303 V,R ,990 1000ggggggIIRI RRI 解析閉合后電流表 與并聯(lián) 流過(guò)電流表的電流為則流過(guò)的電流為由并聯(lián)電路的分流特點(diǎn)知將該表改裝為量程為的電壓表 需串聯(lián)一個(gè)分壓電阻 (3)名師點(diǎn)撥:電表改裝首先清楚所用表頭的滿(mǎn)

10、偏電流及滿(mǎn)偏電壓,然后根據(jù)題意來(lái)確定是串聯(lián)還是并聯(lián)電阻.如果改裝成電流表需要并聯(lián)小電阻,如果改裝成電壓表需要串聯(lián)大電阻.需要的電阻的阻值根據(jù)要改裝的量程來(lái)計(jì)算. 鞏固練習(xí)2.已知電流表的內(nèi)阻Rg為100 ,滿(mǎn)偏電流Ig為3 mA,要把它改裝成量程是6 V的電壓表,應(yīng)串聯(lián)多大的電阻?要把它改裝成量程是3 A的電流表,應(yīng)并聯(lián)多大的電阻?解析解析: :改裝成量程為改裝成量程為6 V6 V的電壓表時(shí)的電壓表時(shí), ,電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿(mǎn)刻度時(shí)時(shí), ,它兩端的電壓它兩端的電壓U Ug g=I=Ig gR Rg g=3=31010-3-3100 V=0.3 V100 V=0.3 V分壓電

11、阻分壓電阻R R所分電壓所分電壓 U UR R=U-U=U-Ug g=(6-0.3)V=5.7 V=(6-0.3)V=5.7 VR3g5.73 100.321.9 k .3.99 A,RIII30.003 A2.997 7A0.1 .RgggRURII RRI 串聯(lián)的電阻改裝成量程為的電流表時(shí)分流電阻所分電流并聯(lián)的電阻答案答案:1.9 k :1.9 k 約約0.1 0.1 三 滑動(dòng)變阻器的使用例3:如圖所示,滑動(dòng)變阻器的總電阻R=1000 ,A B兩端電壓U=100 V,調(diào)節(jié)滑動(dòng)頭P使下部電阻R1=400 .(1)空載時(shí)C D兩端電壓多大?(2)在C D間接入一個(gè)Rs=400 的電阻,C D兩

12、端的電壓多大?解析:空載時(shí),由串聯(lián)分壓直接可得輸出電壓.接入電阻Rs后,它與R1并聯(lián),R2與R1 Rs并聯(lián)后串聯(lián)分壓.(1)滑動(dòng)變阻器上部電阻R2=R-R1=600 .由串聯(lián)電路上各部分電壓與電阻成正比的關(guān)系得C D兩端電壓1124001000100 V40 V.CDRUURR s11CD11112400 40040040020022R,RR200 U100 V200605 0V.ssR RRRRURR接入后 它與的并聯(lián)總電阻答案答案:(1)40 V (2)25 V:(1)40 V (2)25 V名師點(diǎn)撥:滑動(dòng)變阻器如果采用分壓式接法,則輸出電壓可以在零和電源電壓之間調(diào)整,輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍較

13、大,而且調(diào)節(jié)過(guò)程中電壓連續(xù)變化,如果采用限流使用時(shí),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí),電壓的調(diào)節(jié)范圍較窄,而且不能從零開(kāi)始. 鞏固練習(xí)3.如圖所示的電路,滑動(dòng)變阻器R的總阻值為10 ,定值電阻R1=5 ,A B兩端電壓恒為10 V,則調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)從左向右滑動(dòng)時(shí),R1兩端電壓的變化范圍是多少?解析:R1與滑動(dòng)變阻器R組成串聯(lián)電路,當(dāng)R的觸點(diǎn)在最右端時(shí),R1兩端電壓U1最大,為電源電壓,即為10 V,當(dāng)滑動(dòng)變阻器觸頭在最左端,R1兩端電壓最小,設(shè)為U1,根據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律可得所以R1兩端電壓的變化范圍為3.3 VU110 V.11110 53.3 ,105ABURUVVRR答案答案:R:R1 1兩端電

14、壓的變化范圍是從兩端電壓的變化范圍是從3.3 V3.3 V到到10 V10 V課后鞏固提升鞏固基礎(chǔ)1.在下圖所示的電路中,通過(guò)電阻R1的電流I1是( )111112111212.UUAIB IRRUUC ID IRRR111:,B C.,UIR解析 由歐姆定律由于串聯(lián)電路的電流強(qiáng)度相等故 選項(xiàng)正確答案答案:BC:BC2.電阻R1與R2并聯(lián)在電路中,通過(guò)R1與R2的電流之比為1:2,則當(dāng)R1與R2串聯(lián)后接入電路中時(shí),R1和R2兩端電壓之比U1:U2為( )A.1:2 B.2:1C.1:4 D.4:1121122121122:RR,UIR ,UIR ,U :1:2,UR :R2:1.UURR解析

15、由題可知和串聯(lián)在電路中時(shí)答案答案:B:B3.一電壓表由電流表G與電阻R串聯(lián)而成,如下圖所示,若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小些,采用下列哪種措施可以加以改進(jìn)( )A.在R上并聯(lián)一比R小得多的電阻B.在R上并聯(lián)一比R大得多的電阻C.在R上串聯(lián)一比R小得多的電阻D.在R上串聯(lián)一比R大得多的電阻解析:依題意電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小些,說(shuō)明流經(jīng)電壓表的電流稍小些,因此,應(yīng)使串聯(lián)電阻稍小些,所以B正確.答案:B4.如圖所示,電阻R1、R2、R3、R4滿(mǎn)足R1:R2:R3:R4=1:2:3:4,則當(dāng)A B間接上直流電壓時(shí),通過(guò)R1、R2、R3、R4的電流之比I1:I2:I3:I4為( )A.1

16、:2:3:4 B.3:2:1:6C.6:3:2:11 D.3:2:1:411223312312311223312341231234:R :R :R1:2:3,R RR,I RI RI R233,11,I :I :I6:3:2.RR ,R ,R,I :I :I :I6:3:2;11,C.2IIIIII解析 由于是并聯(lián)電路 各電阻兩端電壓相等 即得所以流經(jīng)的電流等于三個(gè)電阻電流之和所以選項(xiàng)正確答案答案:C:C5.如右圖所示的電路中,若ab端為輸入端,AB為輸出端,并把滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸片置于變阻器的中央,則( )ABABABABA.UB.ABR,UC.ABR,UD.222ABR,2Uabababa

17、bUUUU空載時(shí)輸出電壓當(dāng)間接上負(fù)載 時(shí) 輸出電壓間的負(fù)載 越大越接近間的負(fù)載 越小越接近ABABABAB:A B,UA,ABR.R,2,UR,UR,UB C,D2,2,2.ababababUUUU解析 空載時(shí) 間的電壓為總電壓的一半 即故 正確當(dāng)間接上負(fù)載 后與變阻器的下半部分并聯(lián) 并聯(lián)電阻小于變阻器總阻值的一半 故輸出電壓但 越大 并聯(lián)電阻越接近于變阻器總阻值的一半也就越接近越小 并聯(lián)電阻越小就越小于故 正確錯(cuò)誤答案答案:ABC6.如圖所示為一雙量程電壓表的示意圖,已知電流表G的量程為0100 A,內(nèi)阻為600 ,則圖中串聯(lián)的分壓電阻R1=_ ,R2=_ .4.944.9410104 41

18、0105 5112gg4512515:5 V,I15 V,IR4.94 10,R10.ggRRRRR解析 用的量程時(shí)用的量程時(shí)由兩式得7.如圖所示,設(shè)R1=R2=R3=R4=R,求開(kāi)關(guān)S閉合和斷開(kāi)時(shí),A B兩端電阻之比.解析:首先將電路簡(jiǎn)化,畫(huà)出它的簡(jiǎn)化電路,如下圖所示.2341ABAB3S,RRR,R,RS,R53295.23103ABABRRRRRR閉合時(shí)電路為并聯(lián)后再與串聯(lián) 整體與并聯(lián)斷開(kāi)時(shí)答案答案:9:91010提升能力8.如圖所示,四只電阻并聯(lián)起來(lái)使用時(shí),通過(guò)各個(gè)電阻的電流分別是I1 I2 I3 I4,則其大小順序?yàn)? )A.I2I4I3I1 B.I4I3I2I1C.I1=I2=I3

19、=I4 D.I1I2I3I4解析:由I-U圖象可知斜率越小的圖線代表的電阻值越大,所以R4R3R2R1.將它們并聯(lián)后加一定電壓時(shí),這四個(gè)電阻的電壓相同,因而電阻越小通過(guò)的電流越大,故選D.答案:D9.,R()UI測(cè)圖中 考慮兩表內(nèi)阻的影響 用兩表示數(shù)算出的A.比比R的真實(shí)值小的真實(shí)值小B.比比R的真實(shí)值大的真實(shí)值大C.引起誤差的原因是引起誤差的原因是U偏大偏大D.引起誤差的原因是引起誤差的原因是I偏小偏小:,U.RR,U,B C.UUII真測(cè)真解析 由于電流表有內(nèi)阻 所以電壓表的讀數(shù) 為被測(cè)電阻和電流表內(nèi)阻的電壓之和而比偏大 產(chǎn)生誤差的原因是由于電流表的分壓而使電壓表的讀數(shù) 偏大 故 選項(xiàng)正確答案答案:BC10.,RUI測(cè)如圖所示 若考慮電表內(nèi)阻的影響 用兩表示數(shù)算出（ ）A.A.比比R R真實(shí)值大真實(shí)值大B.B.比比R R真實(shí)值小真實(shí)值小C.C.引起誤差的原因是電壓表分流引起誤差的原因是電壓表分流D.D.引起誤差的原因是電流表分壓引起誤差的原因是電流表分壓VR:III ,RRRR ,B.;,C.,RUUII測(cè)測(cè)真真解析 電流表的讀數(shù)而故小于故 正確 引起誤差的原因是電壓表分流造成的 故 正確答案答案:BC11.R1=10 ,R2=20 ,R1允許通過(guò)的最大電流為