4　串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

4串聯(lián)電路和并聯(lián)電路核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念(1)分析得出串聯(lián)和并聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系式，并理解其含義。(2)依據(jù)電流和電壓的關(guān)系，推導(dǎo)得到串聯(lián)和并聯(lián)電路總電阻的表達(dá)式?？茖W(xué)思維(1)體會(huì)等效思想在物理中的運(yùn)用。(2)通過(guò)建立簡(jiǎn)化模型，應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律分析電流表及電壓表的改裝原理。(3)理想電表是一種科學(xué)抽象的產(chǎn)物，進(jìn)一步體會(huì)理想化模型的思想方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推理過(guò)程，能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)。一、串聯(lián)電路和并聯(lián)電路中的電流、電壓和電阻關(guān)系1．填一填(1)定義①串聯(lián)電路：把幾個(gè)導(dǎo)體(用電器)依次首尾連接，接入電路的連接方式，如圖甲所示。②并聯(lián)電路：把幾個(gè)導(dǎo)體(用電器)的一端連在一起，另一端也連在一起，再將兩端接入電路的連接方式，如圖乙所示。(2)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的比較2．判斷(1)串聯(lián)電路兩端的總電壓一定比某一導(dǎo)體兩端的電壓高。

(

)(2)并聯(lián)電路干路上的電流一定比通過(guò)某一導(dǎo)體的電流大。

(

)(3)電路中電阻的個(gè)數(shù)越多，電路的總電阻越大。

(

)√√×3．想一想每年春節(jié)期間，大街小巷的樹(shù)上都掛滿了裝飾用的串串小彩燈，當(dāng)夜幕降臨的時(shí)候，火樹(shù)銀花，非常好看，這些小彩燈的額定電壓一般只有幾伏，但大多數(shù)都使用了220V的家用照明電路，這些小彩燈是怎樣連接的？提示：小彩燈串聯(lián)連接。1．填一填(1)小量程電流表G(表頭)的三個(gè)參量：(2)電表改裝原理：①電壓表改裝：將表頭

一個(gè)較大電阻，如圖所示：②電流表改裝：將表頭

一個(gè)較小電阻，如圖所示：圖11.4--3串聯(lián)串聯(lián)2．判斷(1)把小量程的電流表改裝成大量程的電流表需串聯(lián)一個(gè)電阻。

(

)(2)若將分壓電阻串聯(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。

(

)(3)若將分流電阻并聯(lián)在電流表兩端改裝成電流表后，分流電阻和電流表兩端的電壓相等。

(

)××√3．選一選(多選)把電流表改裝成電壓表時(shí)，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．改裝的原理是串聯(lián)電阻有分壓作用B．改裝成電壓表后，原電流表本身允許通過(guò)的最大電流值也隨之變大了C．改裝后原電流表自身的電阻也增大了D．改裝后使用時(shí)，加在原電流表兩端的電壓最大值不變解析：電流表改裝成電壓表的原理是串聯(lián)電阻的分壓作用，故A正確；電流表改裝成電壓表后，Rg、Ig、Ug均不變，故B、C錯(cuò)誤，D正確。答案：AD

[問(wèn)題驅(qū)動(dòng)]1．如圖所示，三個(gè)電阻組成串聯(lián)電路。(1)若R1＝R2＝R3＝R，則此串聯(lián)電路的總電阻R總為多少？提示：由于串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電阻之和，則R總＝R1＋R2＋R3＝3R。(2)若R1<R2<R3，每個(gè)電阻兩端的電壓由小到大如何排序？2．如圖所示，三個(gè)電阻構(gòu)成并聯(lián)電路。(1)若R1＝R2＝R3＝R，則此并聯(lián)電路的總電阻R總為多少？(2)若R1<R2<R3，流過(guò)每個(gè)電阻的電流由小到大如何排序？提示：由并聯(lián)電路各支路兩端電壓相等得I1R1＝I2R2＝I3R3又由于R1<R2<R3，則I3<I2<I1。

解題指導(dǎo)：在串、并聯(lián)電路的有關(guān)計(jì)算中，首先要明確各電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，然后再結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電流、電壓分配規(guī)律和歐姆定律列式計(jì)算。[遷移·發(fā)散]上述典例中，如果將1A的電流通過(guò)a、d電路，則每個(gè)電阻兩端的電壓分別是多少？a、d之間的總電壓是多少？提示：U1＝IR1＝8VU2＝IR2＝4VU3＝U4＝IR34＝2VUad＝U1＋U2＋U3＝14V。

解決簡(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)電路的基本規(guī)律、特點(diǎn)。(3)靈活地選用恰當(dāng)?shù)奈锢砉竭M(jìn)行計(jì)算?！踞槍?duì)訓(xùn)練】1.

如圖所示的電路中，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝3Ω，那么通過(guò)電阻R1、R2的電流強(qiáng)度之比I1∶I2為

(

)A．1∶2

B．3∶2C．2∶1 D．3∶1解析：由題圖看出，電阻R1與R2并聯(lián)，電壓相等，即U1＝U2。根據(jù)歐姆定律U＝IR得知，I1∶I2＝R2∶R1＝2∶1，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。答案：C

2．如圖所示電路，電壓保持不變，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，理想電流表的示數(shù)為0.6A，當(dāng)S閉合時(shí)，電流表的示數(shù)為0.9A，則兩電阻阻值之比R1∶R2為

(

)A．1∶2 B．2∶1C．2∶3 D．3∶23．實(shí)驗(yàn)室有一盞“40V

5.0A”的弧光燈，要使它接入220V的電路中能正常工作，應(yīng)該

(

)A．串聯(lián)一個(gè)阻值為36Ω的電阻后接入電路中B．串聯(lián)一個(gè)阻值為72Ω的電阻后接入電路中C．并聯(lián)一個(gè)阻值為36Ω的電阻后接入電路中D．并聯(lián)一個(gè)阻值為72Ω的電阻后接入電路中[問(wèn)題驅(qū)動(dòng)]如圖所示，實(shí)驗(yàn)室中的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G(表頭)改裝而成的，它們往往都有兩個(gè)量程，可以根據(jù)需要測(cè)量不同大小的電壓和電流。試討論：(1)將小量程的電流表改裝成電壓表是并聯(lián)電阻還是串聯(lián)電阻？若改裝成量程為U的電壓表，應(yīng)串聯(lián)的電阻為多大？(2)將小量程的電流表改裝成較大量程的電流表是并聯(lián)電阻還是串聯(lián)電阻？若改裝成量程為I的電流表，應(yīng)并聯(lián)多大的電阻？【重難釋解】1．電壓表、電流表的改裝及其特點(diǎn)2．電表改裝問(wèn)題的兩點(diǎn)提醒(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)電路的總電壓；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。電表改裝的認(rèn)識(shí)(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)電表改裝的問(wèn)題實(shí)際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計(jì)算問(wèn)題，只要把表頭G看成一個(gè)電阻Rg即可，切記通過(guò)表頭的滿偏電流Ig是不變的。(3)電壓表的測(cè)量值是新改裝后的電壓表內(nèi)阻Rg與R串兩端的電壓之和，電流表的測(cè)量值是通過(guò)新改裝后的電流表Rg與R并的電流之和。解題指導(dǎo)：由題意和電路圖可知，該電壓表量程分別為3V和15V時(shí)，對(duì)應(yīng)的分壓電阻分別為R1和R1＋R2。當(dāng)電壓表所加電壓為量程值時(shí)，通過(guò)電流計(jì)的電流恰好達(dá)到滿偏電流。根據(jù)串聯(lián)電路電流、電壓與電阻的特點(diǎn)及歐姆定律，可由已知量求出分壓電阻的阻值。電流計(jì)改裝電壓表通常要滿足三個(gè)條件：須串聯(lián)分壓電阻；改裝的電壓表達(dá)到量程值時(shí)電流計(jì)恰好達(dá)到滿偏電流；串聯(lián)的分壓電阻往往遠(yuǎn)大于電流計(jì)的內(nèi)阻。[遷移·發(fā)散]如果把電流計(jì)改裝為較大量程的電流表，應(yīng)該怎樣確定分流電阻？請(qǐng)分析求解下面問(wèn)題。上述例題中滿偏電流為1mA，內(nèi)阻為100Ω的電流計(jì)，把它改裝成量程是3A的電流表，應(yīng)并聯(lián)多大的電阻？【針對(duì)訓(xùn)練】4.(多選)如圖是某同學(xué)改裝成某一量程電流表的原理圖(其中表頭內(nèi)阻為Rg，并聯(lián)的定值電阻的阻值為R)，結(jié)果他發(fā)現(xiàn)該電流表的示數(shù)總是比準(zhǔn)確值稍大一點(diǎn)，請(qǐng)問(wèn)以下哪些措施可以加以改進(jìn)

(

)A．并聯(lián)一個(gè)比Rg和R的總電阻小得多的電阻B．給定值電阻串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻C．并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻D．給表頭串聯(lián)一個(gè)比Rg小得多的電阻解析：由題意知，該電流表的示數(shù)總是比準(zhǔn)確值偏大，即通過(guò)電流計(jì)

的示數(shù)偏大，可通過(guò)減小R的阻值或增大Rg的阻值加以改進(jìn)，故C、D正確。答案：CD

5.如圖所示，表頭的內(nèi)阻Rg＝10Ω，滿偏電流Ig＝3mA，若要改裝成0～3V和0～15V兩個(gè)量程的電壓表，R1和R2的值各為多少？一、培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維1.電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵裝備之一。如圖所示，某電子式電壓互感器探頭的原理為電阻分壓，ac間的電阻是cd間電阻的n－1倍。在某次測(cè)量中，輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U，求輸入端的電壓。二、注重學(xué)以致用和思維建模2．濟(jì)寧正在創(chuàng)建交通安全文明城市，遵守交通法規(guī)從我做起。根據(jù)你對(duì)斑馬線旁邊紅、綠信號(hào)燈的了解，圖中符合實(shí)際的電路圖是(

)解析：對(duì)A項(xiàng)中的圖分析，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)會(huì)造成電源短路且兩燈泡不發(fā)光，當(dāng)只有S1閉合時(shí)紅、綠交通信號(hào)燈同時(shí)發(fā)光，故A不符合題意；對(duì)B項(xiàng)中的圖分析，兩開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)紅、綠交通信號(hào)燈同時(shí)發(fā)光，否則均不發(fā)光，故B不符合題意；對(duì)C項(xiàng)中的圖分析，只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)紅燈亮，只閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)綠燈亮，兩燈并聯(lián)，符合實(shí)際情況，故C符合題意；對(duì)D項(xiàng)中的圖分析，只有開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，兩燈均亮，而當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，綠燈發(fā)光，故D不符合題意。答案：C

3.如圖所示，電熱水器金屬內(nèi)膽出水口加接一個(gè)電阻，在電熱水器漏電且接地線失效時(shí)，能保障人的安全。當(dāng)熱水器漏電且接地線失效時(shí)，其金屬內(nèi)膽與大地間電壓為220V，由于出水口處有電阻(簡(jiǎn)稱(chēng)“隔電電阻”),使人體兩端的電壓不高于12V，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．“隔電電阻”應(yīng)選用阻值較小的電阻B．“隔電電阻”大于“人體電阻”，且兩者串聯(lián)C．熱水器漏電且接地線失效時(shí)，“隔電電阻”使人體內(nèi)無(wú)電流通過(guò)D．在電熱水器漏電且接地線失效時(shí)，通