第11章-并联结构
高中物理同步必修第三册 第11章 恒定电流4 第2课时 滑动变阻器的两种接法 伏安法测电阻的两种接法
(3)试触法：如图3，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两 电表的示数变化，若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对 电路影响大，应选用内接法，若电压表的示数有明显变化，说明电流表 的分压作用对电路影响大，所以应选外接法.
图3
例2 在伏安法测电阻的实验中，待测电阻Rx的阻值约为200 Ω，电压表 V的内阻约为2 kΩ，电流表A的内阻约为10 Ω，测量电路中电流表的连 接方式如图4甲或乙所示，结果由公式Rx＝UI 计算得出，式中U与I分别为 电压表和电流表的示数.若将图甲和图乙中电路测得的电阻值分别记为 Rx1和Rx2，则__R_x1__(选填“Rx1”或“Rx2”)更接近待测电阻的真实值，且 测量值Rx1__大__于__(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值，测量值 Rx2__小__于__(选填“大于”“等于”或“小于”)真实值.
图4
解析 由题意知RRVx＝2200000ΩΩ＝10，RRAx＝21000ΩΩ＝20，RRVx<RRAx ，电压表的分 流作用较显著，故应该采用电流表内接法，即题图甲所示接法，Rx1 更接 近待测电阻的真实值，题图甲中待测电阻的测量值是 Rx 与 RA 串联后的 电阻值，故 Rx 真<Rx1，题图乙中待测电阻的测量值是 Rx 与 RV 并联后的电 阻值，故 Rx2<Rx 真.
第十一章 4 串联电路和并联电路
第2课时 滑动变阻器的两种接法 伏安法测电阻的两种接法
【学习目标】
1.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法，并能正确选择和 应用.
2.认识伏安法测电阻的两种电路并能正确选择和应用.
【内容索引】
探究重点 提升素养
课时 对点练
探究重点 提升素养
TANJIUZHONGDIAN TISHENGSUYANG
机械创新设计第十一章 机械创新设计实例
机构的应用创新设计是在不改变机构类型的前提下，或者说在不改变机 构运动简图的前提下对机构的构件、运动副进行演化与变异设计，得到完成
特定功能的机械装置的设计过程；把一个基本机构直接应用在满足机器工作
要求的场合，也是机构应用创新。所以机构的应用创新是应用最广泛的创新 设计方法。
转动副B进行销钉扩大，直到包含转动副A。为增大转动副C处的强度，
结构创新：用偏心轴代替平行四边形机构
实用机构爆炸图
图11-6 结构创新设计
总结： 该装置具有传动比大、体积小、结构紧凑、传动效率高等特点。 研制过程中使用了机构的串联组合原理、并联组合原理、相对运动原 理、演化与变异原理以及机构创新等创新方法。是机械创新设计的典型案 例。
第二节
机构应用创新设计案例分析
第十一章
目录：
机械创新设计实例
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析 第二节 机构应用创新设计案例分析
第三节 箭杆织机打纬凸轮机构的创新设计案例分析
第四节 多功能平口钳的创新设计案例分析 第五节 发动机主体机构的创新设计案例分析
本章主要用于自学,可讲一个具体实例说明即可
第一节 平动齿轮传动装置的创新设计案例分析
一、机构串联组合：
平行四边形机构与外齿轮机构进行串联组合，由于外齿轮Z1随同连
杆做平动，称为平动齿轮传动机构。
图11-1 平行四边形机构与外啮齿齿轮机构的Ⅱ型串联组合
图11-2 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合一
图11-3 平行四边形机构与内啮合齿轮机构的Ⅱ型串联组合二
进行整理后，可有：
曲柄滑块机构的演化与变异设计
图11-9
Stewart机构系统运动简图
图11-10 运动模拟器示意图来自图11-11 并联机床
九年级物理第11章简单电路11-2学生实验：组装电路上课新版北师大版
例1 如图1 所示的电路中，闭合开关后，图甲中三个灯泡 __串__联，图乙中三个灯泡__并__联，图丙中三个灯泡 __并__联。(均填“串”或“并”)
解析：利用“电流法”可以发现：闭合开关后，图甲 中电流从电源正极出发，依次经过灯泡L1、L2、L3， 再回到电源负极，电流只有一条路径，是串联电路。 利用“拆除法”可以发现：闭合开关后，图乙中无论 拆除哪个灯泡，另两个灯泡都能正常工作，故三个灯 泡是并联的。利用“节点法”可以发现：闭合开关后， 图丙中，A、B 两点可以看成一点，C、D 两点可以看 成一点，三个灯泡是并联在这两个节点之间的。
3．[2023·长春模拟]老师展示了以下四个电路图，当开关S 闭合后，灯泡L1与灯泡L2串联的电路图是( A )
4．将一个灯泡和一个电铃接入 如图所示的电路中，下列说
法正确的是( A ) A．只闭合开关S1时，电铃能工作，灯泡不能工作 B．开关S1和S2都闭合时，电铃和灯泡是串联的 C．只闭合开关S2时，灯泡能工作，电铃不能工作 D．开关S1只能控制电铃，开关S2只能控制灯泡
节日装饰用的小彩灯
有多条路径，有干路和支 路
各用电器独立工作，互不 影响
干路开关控制整个电路， 支路开关控制所在支路
某用电器短路，则全电路 短路(电源会烧坏)
家庭电路、照明电路等
特别提示
1. 用对比法深入理解串联电路和并联电路的连接 特点、电流路径特点、用电器工作特点、开关 作用、用电器短路特点是灵活解决问题的关键。
解析：由电路图可知，L1 和L2 并联，分别由开关S1、 S2 控制，S 为总开关。连接时要注意导线不能交叉， 导线必须连接在接线柱上。
高中物理人教必修三第11章第3节 串联电路和并联电路教案
串联电路和并联电路【教学目标】一、知识与技能1．了解串联和并联电路的连接方式，掌握串并联电路的电流和电压特点。
2．掌握电阻的串并联的计算。
3．知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。
4．了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流和满偏电压。
5．理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流电阻的阻值。
二、过程与方法知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。
通过分压电阻和分流电阻阻值的计算，培养学生应用所学物理知识解决实际问题的能力。
三、情感、态度与价值观通过本节课的教学活动，要培养学生的应用意识，引导学生关心实际问题，有志于把所学物理知识应用到实际中去。
【教学重点】1．熟练掌握串并联电路的特点。
2．电阻的串并联的计算。
【教学难点】表头G改装成大量程电压表V和电流表A的原理，并会计算分压电阻和分流电阻。
【教学过程】一、复习提问、新课导入教师：什么是电路的串联？学生回答：把几个导体元件依次首尾相连的方式。
教师：什么是电路的并联？学生回答：把几个元件的一端连在一起另一端也连在一起，然后把两端接入电路的方式。
教师：在初中我们已经学过有关串联和并联的知识，这节课我们要深入研究串并联电路中各部分的电流、电压及电阻的关系。
二、新课教学（一）串并联电路中的电流1．串联电路I0=I1=I2=I3串联电路各处的电流相同。
2．并联电路I0=I1+I2+I3+⋯并联电路的总电流等于各支路的电流之和。
（二）串并联电路中的电压1．串联电路U=U1+U2+U3串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和。
2．并联电路U=U1=U2=U3并联电路的总电压与各支路的电压相等。
（三）串并联电路中的电阻1．串联电路根据U=U1+U2+U3，I0=I1=I2=I3，得：U I =U1I+U2I+U3I则：R=R1+R2+R3串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。
2．并联电路根据U=U1=U2=U3，I0=I1+I2+I3，得：I U =I1U+I2U+I3U则：④若并联的支路增多时，总电阻将减小。
11-4.串联电路和并联电路
(2)改装成量程为 0～0.6 A 的电流表，当达到满偏时，分流电阻 R′的 分流 IR′＝I－Ig＝0.597 A；所以分流电阻 R′＝IUR′g ≈0.05 Ω
改装后电流表的内阻 RA＝RRg＋gRR′′≈0.05 Ω。 (方法二：改装后电流表的内阻 RA＝UIg＝00.0.63AV＝0.05 Ω，由于大电阻 和一个小电阻并联接近小电阻的阻值，而且这里大小电阻阻值的比值很大， 故可以将 0.05 Ω 直接看为是并联的电阻 R′的阻值。) [完美答案] (1)990 Ω 1000 Ω (2)0.05 Ω 0.05 Ω
第十一章 电路及其应用
4．串联电路和并联电 路
1．掌握串、并联电路中的电流、电压和电阻特点。 2．掌握串、并联电路的相关计算。 3．了解小量程电流表(表头)，知道什么是满偏电流和满偏电压。 4．理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电阻和分流 电阻的阻值。
一、串、并联电路的特点
串联电路
规范解答 完美答案
5.(串、并联电路的综合)如图所示，变阻器的总电阻为 R，导线电阻不 计，当它的滑片 P 从左端向右端移动时，A、B 间的电阻变化情况是( )
A．减小
B．增大
C．先减小后增大
D．先增大后减小
解析 当滑片在最左端或最右端时，A、B 两点间的电阻均为 0，当滑
片在中间时，A、B 间的电阻最大，故选 D。
规范解答 完美答案
[变式训练 2] 如图所示，甲、乙两个电路，都是由一个表头和一个变 阻器 R 组成，下列说法正确的是( )
A．甲表是电流表，R 增大时量程增大 B．甲表是电流表，R 增大时量程减小 C．乙表是电压表，R 增大时量程减小 D．上述说法都不对
答案
解析 由一个表头和一个变阻器 R 并联，利用并联电阻的分流，改装 成电流表。电流表的量程 I＝Ig＋IgRRg，可知当 R 增大时量程 I 减小，故 A 错误，B 正确；由一个表头和一个变阻器 R 串联，利用串联电阻的分压， 改装成电压表。电压表的量程 U＝Ig(Rg＋R)，可知 R 增大时量程增大，故 C、D 均错误。
人教版（）高中物理必修3第11章第4节串联电路和并联电路 ppt
新知讲解
解：通过电阻 R 的电流
IR ＝ I － Ig ＝（0.6 － 0.001）A ＝ 0.599 A
由欧姆定律可以求出分流电阻
R
=
U IR
=
IgRg IR
=
1
×10-3 ×3 0.5 9 9
0
Ω
=
5.0
×1
0-2
Ω
电流表内阻 R A 等于 Rg 与 R 的并联值，有
RA
=
RgR Rg + R
4.表头G改装成大量程的电流表
测量较大的电流时，则要并联一个分流电阻 R，把小量程的表头改装成
大量程的电流表。电流表可以看作一个 电流可读的“小电阻”。 （2）并联电阻 R 的作用是分去一部分
U I Ig Rg
R
电流，起这种作用的电阻常常被叫作分
流电阻。电流表的总电阻
RA
=
RRg R + Rg
I
A
U
如果n个电阻串联，那么R ＝ R1 ＋ R2+…+ Rn
即，串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。
新知讲解
2.并联电路中的电阻
如图所示，在并联电路中，I ＝ I1 ＋ I2 由 R = U ，两个电阻上的电压U是
I
I1 R1
I
I2 R2
相同的，把上式两边都除以U，得
U
I = I1 + I2 U UU
由于 R1 与 R2 是串联的，它们两端的总电压 U 等于两个电阻两端电压 U1 、U2 之和，即 U ＝ U1 ＋ U2
I R1
R2
U1 U U2
新知讲解
由 R = U ，通过这两个电阻的电流 I 是一样的，上式两边都除以电
电机学第11章2
§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法
三、并联投入方法(2)
讨论：1）进行自整步操作时要注意，发电机投入电网时， 励磁绕 组不 应开路，否则励磁绕组中将感生危险高压；励 磁绕组也不直接 短路，否则合闸时定子电流会有很大冲击。 通常的做法是把灭磁电阻接入闭合的励磁回路作为限流电 阻。 2）自整步法主要缺点是投网时冲击电流稍大。
电压不相等时的并联合闸
§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法
二、不满足并联投入条件的后果(2)
２、电压相等，相序一致，但发电机频率和电网频率不相等。
U S
U
U U G S
U G
U I c
U S
G S U G
G S
(a)
G S
U U U ，存在电压差 U （1）若fG=fS ，相序一致，但 U G S G S I 二者之间将出现环流 C （见下图)。
U
U G
I C
U U
S
U E 0 G
U S
G S
I C
U U j Z S x S ZG xG 式中 xG″和 xs″属于过渡性质的电抗，其数值很小，尤其对于无 很小，也会产生很大的冲 限大电网， xs″ =0，。因此，即使 U 击环流 IC。 IC
三、研究并联运行时所用的规定正方向
A
发 电 机 一 相 绕 组
I G
E 0
I S U G 电网 U S
X
图11-1 研究并联运行的正方向
§11-2 同步发电机并网投入的条件和方法
一、并网投入条件
为了避免并联合闸时引起电流、功率以及由此引起的发电机内 部的机械应力的冲击，将要投入电网的发电机应满足下列条件： 1. 发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致。
高中物理人教必修三第11章第3节 第1课时串联和并联电路的特点限流电路与分压电路(讲义)
4 串联电路和并联电路第1课时 串联和并联电路的特点 限流电路与分压电路1.掌握串、并联电路的电流、电压和电阻的关系.2.会分析串、并联电路和简单的混联电路，并能进行有关计算.3.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法，并能正确选择和应用．一、串联电路和并联电路1．串联电路：把几个导体或用电器依次首尾连接，接入电路的连接方式，如图1甲所示．2．并联电路：把几个导体或用电器的一端连在一起，另一端也连在一起，再将两端接入电路的连接方式，如图乙所示．图1二、串联电路、并联电路的特点一、对串、并联电路的理解 1．串联电路中的电压分配串联电路中各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即U 1R 1＝U 2R 2＝…＝U n R n ＝UR 总＝I .2．并联电路中的电流分配并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝I n R n＝I总R总＝U. 3．串、并联电路总电阻的比较1．关于串并联电路，下列说法正确的是（）A．几个电阻串联接在电路中，每个电阻所分电压相等B．几个电阻串联接在电路中，电阻电压之比为各电阻阻值的倒数之比C．几个电阻并联接在电路中，通过每个电阻的电流相等D．几个电阻并联接在电路中，通过每个电阻的电流之比为各电阻阻值的倒数之比2．某兴趣小组的同学利用“光敏”材料制成的“光控开关”控制楼道灯，天黑时自动闭合，天亮时自动断开；利用“声敏”材料制成的“声控开关”，有人走动发出声音时自动闭合，无人走动时自动断开。
若将这两种开关配合使用，就可以使楼道灯变的“智能”。
这种“智能”的电路是图中的（ ）A ．B ．C ．D ．3．如图所示，考虑两表内阻的影响，用两表示数算出的UR I测（ ）A ．比R 的真实值小B ．比R 的真实值大C ．引起误差的原因是电压表分流D ．引起误差的原因是I 偏小4．一个电流表的满偏电流I g =1mA ，内阻为100Ω，要把它改装成一个量程为3V 的电压表，则应在电流表上（ ）A ．串联一个3kΩ的电阻B ．串联一个2.9kΩ的电阻C ．并联一个3kΩ的电阻D ．并联一个2.9kΩ的电阻5．如图所示，两个定值电阻1R 、2R 串联后接在电压U 稳定于12V 的直流电源上，有人把一个内阻不是远大于1R 、2R 的电压表接在1R 两端，电压表的示数为8V 。
高中物理第11章电路及其应用4串联电路和并联电路第2课时习题课串并联电路的应用新人教版必修第三册
探究 测电表内阻的两种方法
测电表内阻与测纯电阻阻值的原理相同，对于电表的“身份”我们 进行一下转换：认为它是一个“会说话的电阻”，会说自己的电压值(电 压表)或电流值(电流表)，我们需要做的工作就是想办法测量另一未知的 物理量。
1．半偏法 (1)半偏法测电流表内阻 ①原理：如图所示，闭合 S1，断开 S2，调节滑动变阻器 R1，使电流 表示数达到满偏值 Ig；保持 R1 不变，闭合 S2，调节电阻箱 R2，使电流表 的示数等于I2g，然后读出 R2 的值，则有 Rg＝R2。
2．常用的简化方法 (1)电流分支法 ①先将各节点用字母标出； ②判定各支路元件中的电流方向(若原电路无电压或电流，可假设在 总电路两端加上电压后判定)； ③按电流流向，自左到右将各元件、节点分支逐一画出； ④将画出的等效图加工整理，如图所示。
(2)等势点排列法 ①将各节点用数字或字母标出，如图甲中S断开时，1、2两个节点 可视为同一个节点，3、4两个节点可视为同一个节点； ②判定各节点电势的高低，图甲中有φ12>φ34>φ5； ③对各节点按电势高低自左到右排列，再将各节点间的支路画出； ④将画出的简化图加工整理，得到如图乙所示的等效电路。
具 体 地 说 就 是 最 小 分 度 末 位 是 “1” 的 仪 器 ， 读 数 时 应 估 读 到 下 一 位。例如，最小分度是1 mm的刻度尺，读出的数以mm为单位，小数点 后应有1位数(如28.3 mm)；最小分度是0.1 A的电流表，读出的数以A为 单位，小数点后应有2位数(如0.36 A)。
答案2.5 A
方法点拨：进行电路计算，首先要简化电路，简化电路的一般规则 如下：
(1)无阻导线可缩成一点，一点也可延展成无阻导线； (2)几个等势点都可合成一点，连接在等势点之间的导体因其中没有 电流，可将其摘去； (3)电路中的电表没有特别说明可按理想电表处理 ，理想电压表 RV→∞，可将其摘去(视为断路)，理想电流表RA＝0，可将其用导线取 代。
新教材-人教版高中物理必修第三册-第11章-电路及其应用-知识点考点重点难点提炼汇总
第11章电路及其应用1.电源和电流 (1)2.导体的电阻 (5)3.实验: 导体电阻率的测量 (9)4.串联电路和并联电路 (15)5.实验: 练习使用多用电表191.电源和电流一、电源1. 定义: 能够把电子从正极搬运到负极的装置。
2. 作用：(1)维持电源正、负极间始终存在电势差。
(2)使电路中的电流能够持续存在。
二、恒定电流1. 恒定电场: 由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。
2．自由电荷定向移动的平均速率: 在恒定电场的作用下, 自由电荷定向加速运动, 但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞, 碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。
3. 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。
4. 电流(1)物理意义: 表示电流强弱程度的物理量。
(2)公式: I＝。
(3)单位：在国际单位制中, 电流的单位是安培, 简称安, 符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)。
1 mA＝10－3A,1 μA＝10－6 A。
(4)方向: 正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
考点1: 对电源的理解1. 电源的作用(1)从电荷转移的角度看, 电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
(2)从能量转化的角度看, 搬运电荷的过程是非静电力做功的过程, 从而将其他形式的能转化为电能。
2. 形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子, 其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子, 液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子, 气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
【例1】下列关于电源的说法正确的是( )A. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极, 保持两极之间有电压B. 电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程C. 电荷的移动形成电流D. 只要电路中有电源, 电路中就会形成持续的电流B [在电源内部, 电源把电子由正极搬运到负极, 这一过程要克服静电力做功, 把其他形式的能转化为电势能, 故选项A错误, 选项B正确。
新教材高中物理第11章电路及其应用4串联电路和并联电路课件新人教版必修第三册
解析：(1)当S1和S2均断开时，改装成了电压表，量程U＝Ig(Rg＋R1) ＝1 V。
(2)当S1和S2均闭合时，改装成了电流表其量程 I＝IgRR2＋2 Rg＝1 A。
核心素养提升
一、伏安法测电阻
1．伏安法测电阻原理
欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法，由R＝
U I
可知，用电压表
测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，就可求出待测电
解析：当开关合到a、b上时，电路转换成图甲所示的电路，此时小
电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，可作为大量程电流表使用。根
据并联电路的特点有：(I－Ig)R1＝IgRg。电流表量程为
I＝IgRRg＋1 R1＝0.000
1×1 000＋0.1 0.1
A≈1 A。
当开关合到c、d上时，电路变成图乙所示的电路，此时大电阻R2与 电流表G串联，R2起分压作用，所以电流表G已改装成电压表，根据串 联电路的特点，电压表量程为：
，试问这两种情况下表头G两端的电压
和通过的电流是否相等？ 提示：因为是相同的电流表改装的
电压表和电流表，指针偏角相同，说明
通过的电流I相同，所以表头G两端的 电压(U＝IRg)也相同。
要点提炼
1．电表的改装 小量程的表头G改装成电 压表 V
小量程的表头G改装成电 流表A
内部电路
R的作用
分压
分流
扩大量 程计算
第十一章 电路及其应用
4．串联电路和并联电路
目标体系构建 课前预习反馈 课内互动探究 核心素养提升 课堂达标检测
目标体系构建
【学习目标】
1．知道串、并联电路的电流、电压和电阻的特点。 2．掌握串、并联电路的相关计算。 3．了解电流表(表头)的原理，知道满偏电流和满偏电压的概念。 4．理解利用电流表(表头)改装成电压表和电流表的原理。
《机械原理》第十一章 机械的效率和自锁
G=
tan(α + )
F ≤0
F
令 G ≤ 0，得
tan(α + )
α + ≥ 90°
∴ 90° ≤ α < 90°
机械原理 第十一章 机械的效率和自锁
斜面机构正行程自锁条件 解法二 ：机械的效率≤ 0。
F0 tan α = η= F tan(α + )
令 η ≤ 0，得
tan α ≤0 tan(α + )
α + ≥ 90°
∴ 90° ≤ α < 90°
机械原理 第十一章 机械的效率和自锁
斜面机构反行程自锁条件 解法一：克服的阻抗力≤ 0。
F ' = G tan(α )
令 F’ ≤ 0，得
G tan(α ) ≤ 0
α ≤ 0°
∴ 0° < α ≤
机械原理 第十一章 机械的效率和自锁
斜面机构反行程自锁条件 解法二 ：机械的效率≤ 0。
G0 tan(α ) = η= G tan α
令 η ≤ 0，得
tan(α ) ≤0 tan α
α ≤ 0°
∴ 0° < α ≤
转动副的自锁条件：单驱动力作用在摩擦圆内( a ≤ ρ )。
机械原理 第十一章 机械的效率和自锁 3. 机械的自锁条件
1) 机械中所含的运动副自锁。 2) 机械所克服的阻抗力≤ 0。 3) 机械的效率≤ 0。 举例
机械原理 第十一章 机械的效率和自锁
斜面机构正行程自锁条件 解法一：克服的阻抗力≤ 0。
机械原理 第十一章 机械的效率和自锁 举例2：螺旋机构
螺旋机构由螺杆和螺母组成。由于 螺杆的螺纹可设想是一斜面卷绕在圆柱 体上形成，故螺杆和螺母之间的相互关 系，可简化为斜面和滑块的相互关系。 拧紧螺母，相当于斜面机构的正行 程。 F = G tan(α + v ) 拧紧力矩：
第十一章电路及其应用+知识点清单 高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
新教材人教版高中物理必修第三册第十一章知识点清单目录第11章电路及其应用第1节电源和电流第2节导体的电阻第3节实验：导体电阻率的测量第4节串联电路和并联电路第5节实验：练习使用多用电表第11章电路及其应用第1节电源和电流一、电源1. 定义：能把电子从正极搬运到负极，使正、负极之间始终存在电势差的装置。
2. 作用(1)维持电路两端有一定的电势差。
(2)使电路中存在持续的电流。
二、电流1. 恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。
2. 电流产生的条件(1)导体中存在自由电荷。
金属导体导电时，定向移动的电荷是自由电子；液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子；气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。
(2)存在电势差或电压。
3. 电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。
4. 电流的定义式：5. 电流的微观表达式：I=nqSv。
其中v为自由电荷定向移动的平均速率，S为导体的横截面积，n为导体单位体积内的自由电荷数，q为自由电荷的电荷量。
6. 电流的单位：国际单位制中电流的单位是安培，简称安，符号是A。
常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)。
1 A=103 mA=106μA。
三、电流大小的计算金属导体中的电流金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I=qt计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量电解液中的电流电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I=qt计算时，q应是同一时间内通过横截面的正、负两种离子电荷量的绝对值之和环形电流环形电流的计算采用等效的观点。
所谓等效电流，就是把电荷周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。
对周期性运动的电荷，常取一个周期，利用I=qt=qT求等效电流第2节导体的电阻一、电阻1. 定义：导体对电流的阻碍作用的大小，叫作导体的电阻。
2. 公式：R=UI。
高中物理必修三 新教材 学习笔记 第11章 4 第1课时 串联电路和并联电路 滑动变阻器的两种接法
4串联电路和并联电路第1课时串联电路和并联电路滑动变阻器的两种接法[学习目标] 1.掌握串、并联电路的电流、电压和电阻关系，并能进行有关计算(重点)。
2.理解滑动变阻器的两种接法，并能正确选择(难点)。
一、串联电路和并联电路1．串联电路：把几个导体或用电器__________连接，接入电路的连接方式，如图甲所示。
2．并联电路：把几个导体或用电器的一端________________，另一端也______________，再将两端接入电路的连接方式，如图乙所示。
3．串联电路、并联电路的特点串联电路并联电路电流关系各处电流________，即I＝_______________________总电流等于各支路电流________，即I ＝____________________电压关系总电压等于各部分电压________，即U＝________各支路两端电压__________，即U＝_________________________________电阻关系总电阻等于各部分电阻________，即R＝_______________总电阻的倒数等于各支路电阻的______________，即1R＝____________________________________________1．n个相同电阻(R1)串联或并联，其总电阻分别为多少？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．R1和R2并联后的总电阻与其中任一支路的电阻有什么关系？若R1远大于R2，总电阻R 有何规律？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________3．并联电路中，若某一电阻增大，总电阻如何变化？若增加一支路，总电阻如何变化？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)电路中电阻的个数越多，电路的总电阻越大。
并联机器人-习题解答-第11章 并联机器人的控制习题解答-20210528
第11章并联机器人的控制习题解答三江学院许兆棠刘远伟11-1. 绘制并联机器人控制系统的组成的示意图，介绍并联机器人控制系统。
解：并联机器人控制系统的组成的示意图：图11-1 并联机器人控制系统的组成并联机器人控制系统：（1）并联机器人本体并联机器人本体由并联机构、动平台上的操作器和驱动系统组成。
1）并联机构并联机构是并联机器人的执行部分的主要部分，通过机构的运动确定动平台及操作器的运动，决定了动平台及操作器自由度、工作空间、奇异位形、主要工作精度等，没有并联机构，就没有并联机器人。
2）操作器操作器是并联机器人的执行机构，除了操作器本身的驱动器控制其运动外，操作器的运动主要取决于动平台的运动。
3）驱动系统驱动系统由驱动器、动力装置和驱动控制器等组成，驱动器和动力装置是驱动系统本体。
驱动系统的形式有液压、气压、电和微驱动系统。
（2）控制系统控制系统由驱动控制系统、计算机硬件和控制软件、输入/输出设备（I/O设备）和传感器组成，如图11-1中虚线框中所示。
1）驱动控制系统驱动控制系统控制驱动器，使驱动器按照操作器的位姿要求工作，为并联机器人提供动力和运动。
2）控制部分计算机硬件和控制软件、输入/输出设备（I/O设备）是控制系统的控制部分，计算机硬件和控制软件组成控制器，通过计算机硬件和控制软件控制驱动器等的运动，并通过传感器的负反馈信息修正驱动器的运动，输入/输出设备（I/O设备）用于输入控制数据和修改控制软件，改变驱动器输出的运动和力的变化的规律；从I/O设备输入的控制数据主要是动平台工作中的位姿数据；驱动器输出的运动和力的变化的规律和要求决定了控制系统的控制规律，也决定了控制软件。
3）传感器传感器为控制系统的传感部分，用于监视操作器或动平台、驱动器和其他工作器件的运动、力和温度等；对操作器或动平台监视的传感器，监视操作器或动平台的位姿、速度和加速度；对驱动器监视的传感器，监视驱动器输出的动力和运动；对其他工作器件监视的传感器，有监视连杆的力的传感器，有监视操作器、动平台和连杆的温度的传感器等；传感器将监视得到的信息负反馈给控制器；没有传感器的并联机器人由人控制；对动平台和操作器没有传感器监视的并联机器人，为并联机器人本体开环控制的并联机器人；对动平台和操作器有传感器监视并有负反馈信息给控制器的并联机器人，为并联机器人本体闭环控制的并联机器人。
人教版高中物理必修第三册精品课件 第11章 电路及其应用 4.串联电路和并联电路
题图(b)中,两电流表A1、A2串联,通过两电流表的电流相同,故两电流表A1、
A2的示数相同;如图乙所示,因两电流表A1、A2的内阻不同,分得的电压也
不同,则两小量程电流表(表头)G两端的电压也不同,通过G的电流也不同,
故指针偏角不同,C、D错误。
对点演练3
电阻的阻值。
解析 小量程电流表的满偏电流 Ig<I,要将其改装成大量程的电流表,应给其
并联一个适当的分流电阻,改装的电路如图乙所示,由并联电压相等得
IgRg=(I-Ig)Rx'
解得 Rx'=
g
-g
Rg=0.17 Ω。
答案 见解析
探究点三
改装电表的读数及指针偏角问题分析
知识归纳
1.比较电表指针偏角大小的方法
答案 2 A
1.5 A
6.5 A
探究点二
电表的改装与校对
导学探究
实验室有一表头G,满偏电流3 mA,内阻100 Ω。
(1)用它能直接测量3 A的电流吗?
要点提示 不能
(2)要改装成一个大量程的电流表,是串联一个电阻,还是并联一个电阻?
要点提示 并联
知识归纳
1.电表的改装
比较项目 改装成大量程为0~U的电压表 改装成大量程为0~I的电流表
表依据改装后量程的大小分别等效为不同阻值的导体,再由电路结构分析
各电表两端的电压或通过的电流的关系。
应用体验
【例3】 用两个相同的小量程电流表G,分别改装成了两个量程不同的大
量程的电流表A1、A2,若将A1、A2分别采用串联或并联的方式接入电路,
如图所示,则合上开关S后,下列有关电流表的示数和电流表指针偏转角度
高等院校电工学第十一章《RLC串联电路的频率响应与RLC并联谐振电路》
为了突出电路的频率特性，常分析输出量与输入量之比的频 率特性。
U R () /U、U L () /U、UC () /U
而这些电压比值可以用分贝表示 dB 20log A
令 /0 将电路的阻抗Z变换为下述形式
Z(
j )
R
j(L
1)
C
二、通频带
工程中为了定量地衡量选择性，常用发生
U R ( )
U
1 2
0.707
时的两个频率 1和 2
之间的差说明。 这个频率差称为通频带。
UR /U 0.707
O
Q1 Q2 Q3
B 2 1
2 ,1 —上、下截止角频率
1 1 2
Q1
Q2 Q3
可以证明：
/0
八、电感线圈和电容并联的谐振电路
IS
+R
I1
I2
1
U
_
jC
谐振时，有 Im[Y ( j0 )] 0
Y ( j0 )
j0C
R
1
j 0 L
jL
j0C
R2
R
(0L)2
j
R2
0L (0L)2
故有
0C
R2
0L (0L)2
0
由上式可解得
0
该谐振曲线称为通用谐振曲线。
UR /U
Q1 Q2 Q3
Q1
Q2 Q3
O
1
/0
一、电路的选择性
串联谐振电路对偏离谐振点的输出有抑制能力， 只有在谐振点附近的频域内，才有较大的输出幅度， 电路的这种性能称为选择性。
第十一章 简单电路知识点——答案
二、组装电路一、串联和并联1.串联：把电路中的元件依次连接起来的电路叫做串联。
2.串联电路的特点：（1）电流只有一条路径，没有分支。
（2）开关可以控制整个电路，跟其所处位置无关。
（3）用电器工作时互相影响，其中一个发生故障，整个电路不能正常工作。
3.并联：把电路中的元件并列地连接在电路中的两点之间，电路中的电流分为几个分支，分别流经几个元件，这种连接方式叫做并联。
4.并联电路的特点（1）电路有若干个分支，干路和任意支路可构成一条电流路径，电流有若干条路径。
（2）干路上的开关控制整个电路，支路上的开关控制所在支路。
（3）各条支路中的用电器工作时互不影响，一条支路中的用电器发生故障，其它支路中的用电器可以正常工作。
注意：判断串并联电路的方法①定义法：用电器逐个顺次连接且互相影响的是串联电路，用电器并列连接起来再连入电路，能各自独立工作互不影响的是并联电路。
②电流法：凡是电路中电流只有一条路径的，一定是串联电路，电路中电流有两条或两条以上路径的是并联电路。
③拆除法：断开用电器，若其它用电器不能工作，则该用电器与其它用电器串联，若其它用电器仍能工作，则该用电器与其它用电器并联。
④短路法：用一根导线将某一用电器短路，如果其它用电器仍能工作，这几个用电器与该用电器是串联；如果其它用电器都不能工作，则这几个用电器与该用电器是并联。
5.串联电路和并联电路的特点对比比较项目串联电路并联电路连接方式电路元件顺次连接并列地连接在两点之间电流路径只有一条不止一条，有多条支路相互影响一用电器发生故障，其它用电器也不工作一条支路用电器发生故障，不影响其它支路用电器开关作用一个开关同时控制所有的用电器支路开关控制该支路用电器，干路开关控制所有支路二、生活中的电路实际生活中有关串联电路和并联电路的应用十分广泛，如用来装饰殿堂、居室、圣诞树的小彩灯，有些就是串联的，街上的路灯、家中的电视、电灯、洗衣机、电冰箱等都是并联的。
1.电压表是测量电压大小的仪表，电路中的符号是常用电压表有三个接线柱：“-”、“3”、“15”，两个量程“0～3V”、“0～15V”。
新人教版高中物理必修三第十一章第4节第1课时串联电路和并联电路 - 新 - 副本
问题 2：通过每个路灯的电流与干路电流 I 有什么关系？ I＝I1＋I2＋I3 问题 3：在该电路中，能否用一个电阻 R 等效替代三个路灯，如果 能，满足什么样的关系？
I＝UR
I＝RU1＋RU2＋RU3
得R1 ＝R11＋R12＋R13
问题 4：在该电路中，各支路电流之比为多少？
答案：ABC
3. 已知通过三个并联支路的电流之比是 I1∶I2∶I3＝1∶2∶3， 则三个并联支路的电阻之比 R1∶R2∶R3 为( )
A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．2∶3∶6 D．6∶3∶2
答案：D
4. 由四个电阻连接成的电路如图所示。R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω， R4＝3 Ω。
I1∶I2∶I3＝RU1∶RU2∶RU3＝R11∶R12∶R13
2．总结并联电路特点 (1)电流：I＝I1＋I2＋…＋In (2)电压：U＝U1＝U2＝…＝Un (3)等效电阻：R1 ＝R11＋R12＋…＋R1n (4)比例关系：I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I 总 R 总＝U
3．探究应用 (1)如图所示，探究总电阻随各支路电阻的变化关系情况。
3．探究应 之间的电压为 U 时，若在 C、 D 之间接入一个电阻 R0，则 R0 两端可以获得 0 和 U 之间的任意电压，试通过 串并联知识分析其中的原因。
R0 与 Rx 并联，等效电阻为 R 并，R 并与(R―Rx)串联。有：
问题 4：在该电路中，各电阻电压之比为多少？
U1∶U2∶U3＝IR 1∶IR 2∶IR 3＝R 1∶R 2∶R 3
2．总结串联电路特点 (1)电流：I＝I1＝I2＝…＝In (2)电压：U＝U1＋U2＋…＋Un (3)等效电阻：R＝R1＋R2＋…＋Rn (4)比例关系：UR11＝UR22＝…＝URnn＝RU总＝I
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11.1概述 7. 医疗器械 在医疗领域，由于要求定位精度高、安全度高等因素，并/混联机构常常 出现在各类显微外科手术机器人如脑外科、腹腔外科、矫形外科、眼科、 泌尿外科等中。例如在机器人末端经常采用基于VCM的并联设计方法以 提供机器人的操作安全性(图11-8)。
图11-8 2-DOF外科手术用RCM机械手
(11-5) (11-6)
s=d-
l +1 F
因此，一旦已知 l和 F 时，就可得到支链的自由度数 s，进而可以枚举分支运 动链。例如， d=F=3 时， s=3 ，支链的运动链可以是 RRR 、 RPR 、 PPR 、 PRR 等。
l=6， F= 3 时， s=5 ，支链的运动链可以是 RPS、 PRS、 RRS 、 UPU 等。
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11.1概述
4. 并联机床(PKM) PKM是一类以并联机构作为部分或全部进给机构的机电一体化装置。 具有结构简单、制造方便、刚性好、重量轻、速度快、精度高、价格 低等优点。
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11.1概述 5. 多维感测元件与交互装置 用在多维力与力矩传感器中也是并联机构应用较为成功的例子之一。 很多并联机构以传感器敏感元件的形式出现。 。
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11.1概述 8.仿生装置 许多自然设计都采用了并联构型，因此将并联机构用在仿生装置中确 是天经地义的事情。如多指灵巧手、各类仿生关节、仿生腰、仿生脊 柱、甚至仿生腿、仿生毛虫等都是并联机构同仿生学相结合的产物 (图11-9，图11-10)。
图11-9 仿生脊柱
图11-10 仿生移动机器人
[10]
，可以看到，通过演化可以得到多种机构构型。
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11.3 自由度计算与构型综合
我们知道，并联机构与普通机构一样，主要由：机架、主动副和运动链 (含运 动副 )三部分组成，不同之处在于并联机构中还存在着支链。因此，机构的自由度 及运动特性完全由这些因素来决定。由此，我们得到了演化 法 来发明新并联机构 的基本思路：以现有成功机构的原型为蓝本，利用各种不同的演化方 法 ： (1)改变 杆件的分布方式；(2)改变铰链型式，将其中一个球铰换成虎克铰 (由球铰连接的二 力杆中存在 1 个局部自由度 )；(3)改变支链中铰链的分布顺序；(4)在运动学等效的 前提下，拆解多自由度运动副为单自由度运动副或将单自由度运动副组合成多自 由度运动副； (5)上述几种演变方 法 的组合。
高等机构学
第11章 并联机构
韩建友
机械工程学院
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11.1概述
并联机构： (多称为并联机器人)是一种多闭环机构(multi-closed-loop mechanisms)，它由一动平台(moving platform)、定平台 和联接两平台的多个支链(limb)或分支(branch)或腿(leg)组 成，支链数一般与动平台的自由度数相同，这样每个支链 可以由一个驱动器驱动，并且所有驱动器可以安放在或接 近定平台的地方。
[6-7]
概念，将自由度等于、小于、大于机构阶数的机构分别称为满
阶机构、欠阶机构和过阶机构。因此，当并联机构的阶数为 6 时，满阶机构、欠 阶机构和过阶机构就分别对应着满自由度并联机构、少自由度并联机构和冗余自 由度机构。例如，3-RPS 机构的自由度为 3，但阶数为 6，故该机构为欠阶机构， 同时也是少自由度机构。而平面 3-RRR 并联机构和球面 3-RRR 并联机构都是 3 阶 3 自由度的满阶机构。
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11.2 并联机构的分类
为简单描述并联机构，可采用数字与符号组合的命名方式。其中每个分支可 用运动副符号组合来表示，并按照从基座到动平台的顺序。例如 3-RPS 机构，3 表示该机构有 3 个相同的分支，RPS 表示每个分支含有 R、P、S 副。有时为了区 分运动副中哪个是驱动副，上面的机构还可表示成 3-RPS 机构。对于由不同分支 组成的并联机构，如 3 个分支运动链为 UPS，1 个分支运动链为 UP，所组成的 并联机构可表示成 3-UPS&1-UP。
图11-5 6维力/力矩传感器
图11-6 6维触觉交互
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11.1概述 6. 深空探测 深空探测领域有着各种各样的任务需求：如驱动、指向、导引、追踪、 展开、对接、探测等(图11-7)。利用了并联机构的高动态特性、高速高 加速、高精高刚度、驱动冗余性等复合特性。
图11-7 3-DOF球面并联机构及灵巧眼
但随着研究的 深 入，人们发现这种枚举 法 存在一些明显的问题。对于过约束 机构以及复杂空间机构而言，问题尤为突出。究其根本原因在于枚举 法 未考虑运 动副的几何布置，容易得出无效的结果。
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11.3 自由度计算与构型综合
相比较而言，构型演变 法 是我们最为熟悉的一种构型综合方 法 ， 《机械原理》 中有关平面四杆机构的演化 法 就 涉 及此类。构型演变 法 同时也是并联机构构型综 合中最直观、也是目前工程上颇为实用的方 法 。其原因在于，早期发明的且时至 今日仍具生命力的并联机构无一例外地蕴 涵 着发明者对机构学基本原理的正确认 识，特别是对其工程实用价值的认真考虑。事实上，如果说著名的 Stewart 平台、 Delta 机构等原始创新与其发明者的直觉与灵感有关的话，那么这种直觉与灵感无 一不是与具体的工程需 求 密切联系的。应该指出的是，由枚举 法 或演变 法 得到的 新构型虽不属“原始创新” ，但却符合人类对客观世界循序 渐 进的认识规律，且通 常具有较好的工程实用价值。下面简单介绍 6 自 由 度 Stewart 平 台 机 构 的 演 化
邱 丽 芳 述 职 报 告
11.3 自由度计算与构型综合
11.3.2 构型 综 合 简 介
并联机构最早的构型综合方 法 主要基于传统的机构自由度计算公式 (G-K 公式 )。 澳 大利亚的 Hunt 教授是该 流派 的最早代表人物，而后 Tsai 等人丰富了该方 法 。综合的 基本思路是：当给定机构所需的自由度数后，根据 G-K 公式可导出每个分支运动链的 运动副数。
图11-11 3-RPS并联机构的组成与命名
邱 丽 芳 述 职 报 告
11.2 并联机构的分类
由不同构型组成的并联机构，其自由度可能相同也可能不同，对其自由度的描述 往往通过动平台的运动输出来实现。因此，对并联机构最简单的分类方法是按照 动平台的自由度进行分类。对于并联机构而言，意味着动平台的自由度类型可能 不止一种。例如，三自由度的并联机构，可能是三维移动、三维球面转动、三自 由度平面运动，还可能是其他类型。 根据机构的阶数
(a) S-S
(b) S-E
(c) E-E
图11-12 局部自由度图示
邱 丽 芳 述 职 报 告
11.3 自由度计算与构型综合
(2) 并联机构中，冗余约束及公共约束普遍存在。 例如，在某些并联机构中，由于运动副或构件几何位置的特殊配置， 或者使该机构所有构件都失去了某些可能的运动，这等于对机构所 有构件的运动加上了公共约束；或者使某些运动副全部或部分失去 约束功能。
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11.1概述 总之，由于外载荷可以由所有驱动器共同承受，并联机构具有高的承载 能力，这类机构一般在精度、刚度和速度等方面具有优势，它们可以广 泛应用于飞行模拟器、微细操作、力与力矩传感器、并联机床和轻工业中。 有关并联机构的系统研究已有30余年的历程，涉及很多相对系统成熟的分 析设计理论及方法。不过，本章将从宏观和基础的角度来讨论并联机构的 分析及设计问题，所选实例主要基于经典的并联机构
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11.1概述 2. 高速、高加速操作手(manipulators) 主要利用该类机构的轻质、负载自重比大而导致的高速高加速度。 应用比较成功的这类机器人包括Delta机器人(图11-2)、H4机器人、 Tricept机械手、Ninja超冗余机械手等。
3. 超精密定位平台 并联机构与柔性铰链相结合可实现超高精度(微纳尺度)定位平台或操 作手的设计(图11-3)，甚至可以设计出微观尺度下的机械本体。
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11.1概述
比较典型的称谓：并联操作手 并联运动机器(Parallel Kinematics Machines，简称PKM)
典型应用包括： 1. 动态模拟器 主要利用该类机构的高动态性能。包括运动模拟器(motion simulators) 和负载模拟器(load simulators)
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报Байду номын сангаас
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11.3 自由度计算与构型综合
例 11-1 计算 6-SPS 型 Stewart 平台机构(图 11-1)的自由度。 解
n = 13, p = 18,
åf
j =1
p
j
= 42, l = 6, l0 = 0,
f a = 6, F = l (n - p) + å f j + l0 - f a = 6
表11-1给出了常见的并联机构自由度类型。
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11.2 并联机构的分类
表 11-1 常 见 的 并 联 机 构 自 由 度 类 型 自由度数 1 类型 1R 1T 2R 2 2T 1R1T 3R 3T 3 2R1T 2T1R 4 5 6 3R1T 3T1R 3R2T 3T2R 3R3T 1 维转动 1 维移动 2 维球面转动，且 2 个转动自由度轴线相交 2 维球面滚动，且 2 个转动自由度轴线相交 2 维移动 2 维圆柱运动 (转轴与移动方向平行 ) 1 维转动 +1 维移动， 且转轴与移动方向垂直 3 维球面转动 空间 3 维移动 2 维转动 +1 维移动， 移动方向与转轴所在平 面垂直 平面二维移动 +一维转动，且转轴与移动平 面垂直 3 维球面转动 +1 维移动 3 维移动 +1 维转动 空间 3 维球面转动 +2 维移动 空间 3 维移动 +2 维球面转动 3 维转动 +3 维移动 4-RRS 机构 H4 机器人 5-RRRRR 机构 5-RPUR 机构 Stewart 平台 平面 3-RRR 机构 球面 3-RRR 机构 Delta 机构 3-RPS 机构 Sarrus 机构 PantoScope 机构 Omni wrist III Part2 机构 自由度特征 典型机构实例