202X-202X學(xué)年高中物理第二章恒定電流第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路課件新人教版選修3-1

第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道串、并聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn).2.掌握串、并聯(lián)電路的有關(guān)計(jì)算.3.了解小量程電流表(表頭)的原理,知道什么是滿偏電流和滿偏電壓.4.理解表頭改裝成常用電壓表和電流表的原理,會(huì)求分壓電阻和分流電阻的阻值.根底知識(shí)核心要點(diǎn)學(xué)習(xí)效果核心素養(yǎng)根底知識(shí)探究教材探究知識(shí)點(diǎn)一串聯(lián)電路的特點(diǎn)【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】如圖,三個(gè)電阻組成串聯(lián)電路.(1)在某一段時(shí)間內(nèi),通過(guò)三個(gè)電阻的電荷量有何關(guān)系?通過(guò)三個(gè)電阻的電流有何關(guān)系?答案:(1)相等相等(2)U03=U01+U12+U23【知識(shí)梳理】1.電流關(guān)系:串聯(lián)電路各處的電流,即I=.2.電壓關(guān)系:串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各局部電路電壓,即U=.3.電阻關(guān)系:串聯(lián)電路的總電阻等于各局部電路電阻,即R=.相等I1=I2=I3之和U1+U2+U3之和R1+R2+R3知識(shí)點(diǎn)二并聯(lián)電路的特點(diǎn)【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】如圖,三個(gè)電阻構(gòu)成并聯(lián)電路.(1)圖中6個(gè)點(diǎn)中,1,2,3點(diǎn)的電勢(shì)有什么關(guān)系?4,5,6點(diǎn)的電勢(shì)有什么關(guān)系?那么三個(gè)電阻兩端的電壓有什么關(guān)系?答案:(1)相等相等相等(2)假設(shè)某段時(shí)間內(nèi)通過(guò)三個(gè)電阻的電荷量分別是q1,q2,q3,那么該時(shí)間內(nèi)通過(guò)電路的總電荷量是多少?總電流I與各個(gè)電阻中的電流I1,I2,I3有什么關(guān)系?1.電流關(guān)系:并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流

,即I=

.2.電壓關(guān)系:并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓

,即U=

.之和【知識(shí)梳理】I1+I2+I3相等U1=U2=U3之和知識(shí)點(diǎn)三電壓表和電流表【問(wèn)題導(dǎo)學(xué)】(1)小量程電流表有哪三個(gè)參數(shù)?三個(gè)參數(shù)之間有什么關(guān)系?(2)對(duì)于小量程電流表,其額定電壓比較小,如何將該電流表改裝成大量程的電壓表?(3)對(duì)于小量程電流表,其額定電流比較小,如何將該電流表改裝成大量程的電流表?答案:(1)三個(gè)參數(shù):內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug.關(guān)系:Ug=IgRg.(2)需將表頭串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,改裝成大量程的電壓表.(3)需將表頭并聯(lián)一個(gè)分流電阻,改裝成大量程的電流表.1.小量程電流表表頭的三個(gè)參數(shù)【知識(shí)梳理】表頭最大刻度滿偏電流IgRg2.電壓表的改裝3.電流表的改裝思考判斷1.串聯(lián)電路的總電流等于流過(guò)各電阻的電流之和.()2.兩并聯(lián)電阻的電流與電阻成反比,兩串聯(lián)電阻的電壓與電阻成正比.()3.并聯(lián)電路的總電阻一定大于每一個(gè)支路的電阻.()4.電流表中的并聯(lián)電阻的作用是分去一局部電流.()5.假設(shè)將分壓電阻串聯(lián)在電流表上改裝成電壓表后,增大了原電流表的滿偏電壓.()×√×√×核心要點(diǎn)突破要點(diǎn)一串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)1.串聯(lián)電路、并聯(lián)電路總電阻的幾個(gè)常用推論的比較串聯(lián)電路的總電阻R總并聯(lián)電路的總電阻R總不同點(diǎn)n個(gè)相同電阻R串聯(lián),總電阻R總=nRn個(gè)相同電阻R并聯(lián),總電阻R總=

R總大于任一電阻阻值R總小于任一電阻阻值一個(gè)大電阻和一個(gè)小電阻串聯(lián)時(shí),總電阻接近大電阻一個(gè)大電阻和一個(gè)小電阻并聯(lián)時(shí),總電阻接近小電阻相同點(diǎn)多個(gè)電阻無(wú)論串聯(lián)還是并聯(lián),其中任一電阻增大(或減小),總電阻也隨之增大(或減小)(2)并聯(lián)電路具有分流作用:并聯(lián)電路中通過(guò)各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比,即I1R1=I2R2=I3R3=U.【例1】(2021·湖北省八校高三聯(lián)考)用半導(dǎo)體材料制成熱敏電阻,在溫度升高時(shí),電阻會(huì)迅速減小,如下圖,將一熱敏電阻接入電路中,接通開(kāi)關(guān)后,隨溫度的升高會(huì)觀察到()A.電流表示數(shù)不變 B.電流表示數(shù)減小C.電壓表示數(shù)增大D.電壓表示數(shù)減小?思路探究?(1)R1,R2與熱敏電阻之間的串、并聯(lián)關(guān)系是怎樣的?(2)當(dāng)熱敏電阻值減小時(shí),電路中總電阻如何變化?答案:(1)R2與熱敏電阻串聯(lián)然后再與R1并聯(lián).(2)熱敏電阻值減小,電路中總電阻變小.答案:D方法總結(jié)處理簡(jiǎn)單混聯(lián)電路的方法(1)準(zhǔn)確地判斷出電路的連接方式,畫(huà)出等效電路圖.(2)準(zhǔn)確地利用串、并聯(lián)電路的根本規(guī)律、特點(diǎn).(3)靈活地選用恰當(dāng)?shù)奈锢砉竭M(jìn)展計(jì)算.【針對(duì)訓(xùn)練1】(2021·江蘇無(wú)錫市錫山中學(xué)高二周考)由四個(gè)電阻連接成的電路如下圖.R1=8Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,R4=3Ω.(1)求a,d之間的總電阻;答案:(1)14Ω答案:(2)1A,2A(2)如果把42V的電壓加在a,d兩端,那么通過(guò)R3,R4的電流分別是多少?要點(diǎn)二電表的改裝1.電表改裝的步驟(1)先明確小量程電流表G的兩個(gè)參數(shù):Ig,Rg,并算出滿偏電壓Ug=IgRg.(2)用歐姆定律求改裝時(shí)需要串聯(lián)或并聯(lián)的電阻①改裝成電壓表時(shí)要串聯(lián)一個(gè)阻值較大的電阻以分壓,它的阻值用它分擔(dān)的電壓(改裝后的電壓表量程減去Ug)除以最大電流(即Ig)確定.②改裝成電流表時(shí)要并聯(lián)一個(gè)阻值較小的電阻以分流,它的阻值用它兩端的電壓(即表頭的Ug)除以通過(guò)它的電流(即改裝后的電流表量程減去Ig)確定.2.電壓表、電流表的改裝?的比照狀元心得?1)無(wú)論表頭G改裝成電壓表還是電流表,它的三個(gè)特征量Ug,Ig,Rg是不變的,即通過(guò)表頭的最大電流Ig并不改變.2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的電壓,改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流.【例2】(2021·河北辛集中學(xué)高二期末)有一電流表G,內(nèi)阻Rg=10Ω,滿偏電流Ig=3mA.(1)要把它改裝成量程為0～3V的電壓表,應(yīng)串聯(lián)一個(gè)多大的電阻?改裝后電壓表的內(nèi)阻是多大?(2)要把它改裝成量程為0～0.6A的電流表,需要并聯(lián)一個(gè)多大的電阻?改裝后電流表的內(nèi)阻是多大??思維導(dǎo)圖?答案:(1)990Ω

1000Ω

(2)0.05Ω

0.05Ω方法總結(jié)電表改裝的相關(guān)計(jì)算(1)電表改裝的計(jì)算實(shí)際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計(jì)算問(wèn)題.(2)擴(kuò)大電壓表量程需串聯(lián)一固定電阻,擴(kuò)大電流表量程需并聯(lián)一固定電阻.(3)擴(kuò)大后電壓表量程為表頭與固定電阻總電壓,擴(kuò)大后電流表量程為表頭與固定電阻并聯(lián)總電流.【針對(duì)訓(xùn)練2】(2021·河南鶴壁市高級(jí)中學(xué)高三模擬)有兩個(gè)一樣的靈敏電流計(jì),允許通過(guò)的最大電流(滿偏電流)為Ig=1mA,表頭電阻Rg=20Ω,假設(shè)改裝成一個(gè)量程為3V的電壓表和一個(gè)量程為0.6A的電流表應(yīng)分別()A.串聯(lián)一個(gè)2980Ω的電阻和并聯(lián)一個(gè)0.033Ω的電阻B.并聯(lián)一個(gè)2990Ω的電阻和串聯(lián)一個(gè)0.033Ω的電阻C.串聯(lián)一個(gè)2970Ω的電阻和并聯(lián)一個(gè)0.05Ω的電阻D.并聯(lián)一個(gè)2970Ω的電阻和串聯(lián)一個(gè)0.05Ω的電阻A解析:假設(shè)改裝成一個(gè)量程為3V的電壓表需串聯(lián)一個(gè)分壓電阻,由U=Ig(R+Rg)得,所串聯(lián)的分壓電阻阻值R=2980Ω;假設(shè)改裝成一個(gè)量程為0.6A的電流表需并聯(lián)一個(gè)分流電阻,由IgRg=(I-Ig)R得,所并聯(lián)的分流電阻R≈0.033Ω,應(yīng)選項(xiàng)A正確.學(xué)習(xí)效果檢測(cè)1.(多項(xiàng)選擇)以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是()A.一個(gè)電阻和一根無(wú)電阻的理想導(dǎo)線并聯(lián),總電阻為零B.并聯(lián)電路任一支路的電阻都大于電路的總電阻C.并聯(lián)電路任一支路電阻增大(其他支路不變),那么總電阻也增大D.并聯(lián)電路任一支路電阻增大(其他支路不變),那么總電阻一定減小ABC解析:由并聯(lián)電路的特點(diǎn)知:并聯(lián)電路的總電阻比各支路的阻值都要小,且任一支路電阻增大時(shí)(其他支路不變),總電阻也增大,所以A,B,C對(duì),D錯(cuò).2.把表頭G改裝成大量程電流表時(shí),以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.改裝原理為并聯(lián)電阻能增大通過(guò)G的電流B.改裝成電流表后,表頭G本身允許加的電壓增大了C.改裝后,表頭G自身的電阻減小了D.改裝后使用時(shí),表頭G本身的參量都不改變,整個(gè)并聯(lián)電路允許通過(guò)的電流增大了D解析:把表頭G改裝成大量程的電流表時(shí),只是并聯(lián)了一個(gè)分流電阻,使整體并聯(lián)電路允許通過(guò)的最大電流增大,但表頭的各特征量都不變,故D對(duì),A,B,C錯(cuò).3.如下圖電路中,電阻R1,R2,R3的阻值相等,電池的電阻不計(jì)(電池兩端電壓恒定).那么開(kāi)關(guān)S接通后流過(guò)R2的電流是S接通前的()B4.(2021·浙江溫州中學(xué)高二周測(cè))電流表的內(nèi)阻Rg=120Ω,滿偏電流Ig=3mA.(1)要把它改裝成量程是6V的電壓表,應(yīng)串聯(lián)多大的電阻?答案:(1)1880Ω答案:(2)0.12Ω(2)要把它改裝成量程是3A的電流表,應(yīng)并聯(lián)多大的電阻?核心素養(yǎng)提升(教師備用)【方法拓展】——混聯(lián)電路的分析方法1.復(fù)雜的電路需要等效簡(jiǎn)化(1)理想導(dǎo)線可任意長(zhǎng)短,電勢(shì)相等的各點(diǎn)合并;(2)理想電流表的電阻為零,可看成短路;(3)無(wú)電流的支路去除;理想電壓表的電阻為無(wú)窮大,無(wú)電流,可看成斷路;電容器在充電電流穩(wěn)定后無(wú)電流,可看成斷開(kāi).學(xué)長(zhǎng)經(jīng)歷分享2.分析多個(gè)電阻組成的混聯(lián)電路的總電阻時(shí),先分析并聯(lián)局部,再分析串聯(lián)局部.3.假設(shè)混聯(lián)電路中一個(gè)電阻變大時(shí),那么混聯(lián)電路的總電阻變大.反之,假設(shè)混聯(lián)電路中一個(gè)電阻變小時(shí),那么混聯(lián)電路的總電阻變小.【以例示法】(2021·哈爾濱市六中高三模擬)(多項(xiàng)選擇)一個(gè)T形電路如下圖,電路中的電阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω.另有一電壓為100V的測(cè)試電源,那么()A.當(dāng)c,d端短路時(shí),a,b之間的等效電阻是40ΩB.當(dāng)a,b端短路時(shí),c,d之間的等效電阻是40ΩC.當(dāng)a,b兩端接通測(cè)試電源時(shí),c,d兩端的電壓為80VD.當(dāng)c,d兩端接通測(cè)試電源時(shí),a,b兩端的電壓為80VAC【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境】室溫超導(dǎo)體電能因輸電線存在電阻而變成熱量白白損耗,是遠(yuǎn)距離電力傳輸中困擾人們的一大難題.隨著低溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn),超導(dǎo)電纜逐漸投入應(yīng)用,但是復(fù)雜的制冷設(shè)備和加工工藝,依然使輸電本錢(qián)難以降低.2021年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)當(dāng)YBCO被紅外激光脈沖照亮?xí)r,在很短的一瞬間,它會(huì)暫時(shí)在室溫下變成超導(dǎo)體.研究人員相信這一現(xiàn)象背后的原理是:激光脈沖導(dǎo)致晶體晶格中的單個(gè)原子發(fā)生短暫變動(dòng),從而導(dǎo)致超導(dǎo)性的產(chǎn)生.這項(xiàng)成果將有望幫助現(xiàn)有低溫超導(dǎo)材料實(shí)現(xiàn)在高得多的