电工课件——串联电路的分压作用

U UPD I R RPD
U PD
RPD R
U
A P
UR
B
C U PD
D
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三、电压表量程的扩大
仪表能测量的最大值，叫做仪表的量程。电学仪表中 常用串联电路的分压作用来扩大电压表的量程。
常用的电压表和电流表都是由电流计（也称“表头” ）改装而成的。表头的电阻为Rg ，指针偏转到满刻度时流 过的最大电流 Ig 称为电流计的满偏电流。加在电流计两端 的电压（Ug = Ig Rg ）称为表头的满偏电压。要把它改装成 量程为U 的电压表，应串联多大的分压电阻？
分析：要想知道哪个灯泡更亮些，就应比较两个灯泡 的实际功率，实际功率大的灯泡要更亮些。
解：根据公式 P U 2 ，求出两个灯泡的电阻分别为 R
R1
U2 P1
2202 100
W 484 W
R2
U2 P2
2202
40
W 1 210 W
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当两个灯泡串接在220 V的电路上，电路中的电流为 I U 220 A 0.13 A R1 R2 484 1 210
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二、串联电路的分压作用
如果电路两端的电压大于用电器所能允许的最大电压, 用电器就不能直接接入电路中使用。这时可以在电路中串 联一个适当的电阻，分担一部分电压，让用电器恰好得到 它所能承受的电压。串联电路的这种作用叫做分压作用。
R1
R2
用电器
U1
U2
U
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如图是用滑动变阻器接成的分压器，它可以得到一定 数值范围内连续变化的电压。UPD 就是加在用电器或工作 电路两端的电压。改变滑动片P的位置，UPD 就在 0~U 之间 变化。
Ig R g
R
↑
Ug
UR
+–
U
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设需要串联的分压电阻为R ，根据串联电路的分压作
用列出方程
Ig R g
R
↑
Ug
UR
+–
U
U Ug UR Ig ( Rg R )
从上式可解出分压电阻为
R
U Ig
Rg
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【例1】一个量程为3 V、内阻为3.0 kW 的电压表，要 把它的量程扩大到 15 V，应如何改装？
分析：用量程为 3 V的电压表去测量超过 3 V 的电压， 流过电压表的电流将超过允许值，会烧毁电压表。因此， 需要给电压表串联一个电阻 R2 ，让它分担超过 3 V以外的 那部分电压，如图所示 。
I R1
R2
V
U1
U2
U
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解：电压表允许承担的最大电压 U1 = 3 V，则串联电路 R2 应承担的电压为
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练习
1. 由两个电阻串联组成的电路，两端的电压是12 V。 其中一个电阻值是10 W，它两端的电压是8 V，求另一个电 阻的值。
解：根据部分电路欧姆定律，串联电路中的电流为
I
I1
U1 R1
8 10
A 0.8 A
另一个电阻的值为R2U2 I4 0.8W5
W
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2. 一只量程为10 mA、内阻为100 W的电流表应如何改 装成量程为15 V的电压表？
两个灯泡的实际功率分别为 P1 I 2R1 0.132 484 W 8.2 W
P2 I 2R2 0.132 1 210 W 20.4 W 讨论：两个灯泡的实际功率都远远小于它们的额定功 率。由于在串联电路中，电阻值大的消耗的功率大，所以 额定功率小的40 W灯泡要比额定功率大的100 W灯泡更亮 一些。
I I1 I2 I3 （2）电路两端总电压等于各个电阻两端的电压之和:
U U1 U2 U3
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（3）总电阻等于各个导体的电阻之和。 R R1 R2 R3
3. 串联电路的电压分配 U 1 I R1 , U 2 I R2 , U 3 I R3
U1 : U2 : U3 I R1 : I R2 : I R3 R1 : R2 : R3 结论：在串联电路中，各个电阻上的电压跟它的电阻 值成正比。总电压被分配到各个电阻上，阻值大的电阻分 得的电压大，阻值小的电阻分得的电压小。所以，串联电 路又叫做分压电路。
U2 U U1 ( 15 3 ) V 12 V
又因串联电路中的电流相等，
所以
U1 U2 R1 R2
I R1
R2
V
U1
U2
U
R2
U2 U1
R1
12 3.0 3
kW
12.0
kW
讨论：电阻 R2 起分压作用，因此叫做分压电阻。
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【例2】把标着“220 V，100 W”和“220 V，40 W”的 两个灯泡串联起来，接在220 V的电路上, 哪个灯泡更亮些? 它们消耗的功率各是多少?( 假定灯丝电阻不随温度改变 )
解：电流表能测量的最大电压为
Ug Ig Rg 0.010100 V 1.0 V 串联的分压电阻R 分得的电压为
UR U Ug (15 1.0 ) V 14 V
分压电阻为
R
U I
14 0.010
W 1 400 W
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4. 串联电路的功率分配
P1 I 2 R1 , P2 I 2 R2 , P3 I 2 R3 P1 : P2 : P3 I 2 R1 : I 2 R2 : I 2 R3
R1 : R2 : R3 结论：在串联电路中，各个电阻所消耗的功率与它的 电阻值成正比。即阻值大的电阻消耗的功率大，阻值小的 电阻消耗的功率小。
§4.3 串联电路的分压作用
§4.3 串联电路的分压作用
一、串联电路 二、串联电路的分压作用 三、电压表量程的扩大
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一、串联电路 1. 串联电路 把电阻一个接一个地依次连接起来，把 两端接到电源上，就组成串联电路。
R1
R2
R3
U1
U2
U3
IR U
I
2. 串联电路的特点 （1）电路中各处的电流相等: