高中物理 第2章 恒定电流 4 串联电路和并联电路课件 新人教版选修3-1

[后思考] 把一个小量程的电流表改装成一个大量程的电压表后，通过校对发现电压表 量程偏大，若要符合改装要求，怎么办？ 【提示】 电压表改装利用的是串联电路正比分压的特点，改装后的电压表 量程偏大，说明串联电阻偏大，应该换用阻值小的符合改装要求的电阻．
[合作探讨] 如图 2-4-4 所示，为一个满偏电流为 3 mA，电阻为 100 Ω 的表头．
知识脉络
串、 并 联 电 路 的 特 点
串联电路
并联电路
各处电流 相等，即 总电流等于各支路电流 电流
I＝__I_1_＝___I_2_＝__…___＝_ In__之___和_，即I＝_I_1_＋__I_2_＋___…__＋_ In
总电压等于各部分电压___之__和_, 各支路两端电压 相等 ，即U＝ 电压 即U＝___U__1_＋___U_2_＋___…___＋__U_ n ____U__1_＝__U__2_＝___…___＝__U_ n 总电 总电阻等于各部分电阻之和， 总电阻倒数等于各支路电阻_倒__数___之__，和
[核心点击] 电表的改装问题，实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，具体分 析见表：
两表改 小量程的表头 G(Ig， 小量程的表头 G(Ig，Rg) 装 Rg)改装成电压表 改装成电流表Ⓐ
内部电 路
扩大后量程
U
I
ห้องสมุดไป่ตู้
R的作用
分压
分流
R的数值
电表的 总内阻
R＝UIg－Rg或R＝(n－1)Rg (n＝UUg)
RV＝Rg＋R或RV＝UIg
R＝II－gRIgg或R＝n－Rg1(n＝IIg) RA＝RR＋RRg g或RA＝IgIRg
3．如图2-4-5所示，电流表G的内阻不可忽略不计，R1、R2是两个可变电阻， 当a、b间的电压为4 V时，电流表的指针刚好满偏(指针指在刻度盘的最大值处)，
当a、b间的电压为3 V时，如果仍要使电流表G的指针满偏，下列方法中可行的是
[核心点击] 1．串、并联电路中总电阻R总的比较
比较 串联电路的总电阻R总
并联电路的总电阻R总
不
n个相同电阻R串联，总电阻 R总＝nR
n个相同电阻R并联，总电阻R总＝Rn
同 R总大于任一电阻阻值
R总小于任一电阻阻值
点 一个大电阻和一个小电阻串 一个大电阻和一个小电阻并联时，
联时，总电阻接近大电阻 总电阻接近小电阻
相同 多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻
点 也随之增大或减小
2.关于电压和电流的分配关系 (1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比． 推导：在串联电路中，由于U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3，…，Un＝InRn， 而I＝I1＝I2＝…＝In，所以有UR11＝UR22＝…＝URnn＝RU总＝I. (2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比． 推导：在并联电路中，U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3，…，Un＝InRn，而U1 ＝U2＝…＝Un， 所以有I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总R总＝U.
图2-4-6
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阻 即R＝__R__1_＋__R__2_＋__…___＋__Rn 即R1＝__R_1_1＋___R1_2＋___…__＋__R1_n__
[再判断] 1．串联电路的总电阻大于电路中任意电阻．( √ ) 2．并联电路的总电阻小于电路中任意电阻．( √ ) 3．串联电路中有一电阻变大，总电阻变大．( √ ) 4．并联电路中某电阻变大时，总电阻减小．( ×)
[合作探讨] 如图2-4-1所示，图甲为电阻R1、R2、R3组成的串联电路；图乙为电阻R1、 R2、R3组成的并联电路．
甲
乙
图2-4-1
探讨1：图甲中总电压U与各电阻两端电压UR1、UR2、UR3存在怎样的关系？ 各电阻两端电压与电阻存在怎样的关系？
【提示】 U＝UR1＋UR2＋UR3 各电阻两端电压与电阻成正比． 探讨2：图乙中总电流I与各支路电流I1、I2、I3存在怎样的关系？各支路的电 流与电阻存在怎样的关系？ 【提示】 I＝I1＋I2＋I3 各支路的电流与电阻成反比．
知 识 点
1
4 串联电路和并联电路
学 业
分
层
测
评
知 识 点
2
学习目标
1.知道串、并联电路的电流和电压特 点(重点) 2．掌握串、并联电路的相关计 算．(重点) 3．了解电流表(表头)的原理，知道什 么是满偏电流和满偏电压．(难点) 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．(难点)
【答案】 B
2．由四个电阻连接成的电路如图2-4-3所示．R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω， R4＝3 Ω. 【导学号：08160098】
图2-4-3 (1)求a、d之间的总电阻； (2)如果把42 V的电压加在a、d两端，则通过每个电阻的电流是多少？
【解析】 (1)由题图可知Rc d＝RR3＋3RR4 4＝66×＋33Ω＝2 Ω. 故Rad＝R1＋R2＋Rc d＝8 Ω＋4 Ω＋2 Ω＝14 Ω. (2)由欧姆定律知I＝RUad＝4124A＝3 A， 即为通过R1、R2的电流． 设通过电阻R3、R4的电流分别为I3、I4， 由Uc d＝IRc d，I3＝URc3d、I4＝URc4d可得： I3＝1 A，I4＝2 A. 【答案】 (1)14 Ω
①保持R2不变，增大R1 ②增大R1，减小R2 ③保持R2不变，减小R1 ④增大R2，减小R1 A．①②
B．①④
() 图2-4-5
C．②③
D．③④
【解析】 当a、b间的电压为3 V时，要使电流表G的指针满偏，则使G和R1 的并联电阻增大或者使R2减小，故①②可以，选A.
【答案】 A
4.如图2-4-6所示是一个电流表、电压表两用的电路，电流表G的量程是100 μA，内阻是1 000 Ω.电阻R1＝0.1 Ω，R2＝99 kΩ，当双刀双掷开关合到a、b上时， 电流表改装成什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关合到c、d上时，电流表改装 成什么表？其量程是多少？ 【导学号：08160099】
[后思考] 1．试想马路上的路灯是如何连接的？ 【提示】 照明电路的电压为220 V，而每个灯泡的额定电压也是220 V，因 此欲使路灯同时正常工作，它们之间只能是并联． 2．两个电阻并联，总电阻的大小与原来两个电阻有什么关系？ 【提示】 (1)并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和． (2)两个电阻并联，总电阻比其中任意一个电阻都小． (3)并联电路中，有一个电阻增大，总电阻增大．
图 2-4-4
探讨 1：现在欲用它作为电压表测量 3 V 的电压，能直接测量吗？若不能，应 采取什么措施？
【提示】 因表头的满偏电压 Ug＝IgRg＝0.3 V，不能直接测量 3 V 的电压， 应给表头串联一个为 2700 Ω 的分压电阻．
探讨 2： 现在欲用它作为电流表测量 6 mA 的电流，应采取什么措施？ 【提示】 应并联一个阻值为 100 Ω 的电阻．
1．如图2-4-2所示，R2＝R4，理想电压表V1的示数为70 V，理想电压表V2的 示数为50 V，则A、B间的电压为( )
A．140 V C．100 V
图2-4-2 B．120 V D．无法计算
【解析】 理想电压表所在支路不通，则题图所示电路是四个电阻串联，电 压表V1测量的是R1和R2两端的电压之和，电压表V2测量的是R2和R3两端的电压之 和．因为R2＝R4，所以电压表V2相当于测的是R3和R4两端的电压之和，即A、B间 的电压为电压表V1的示数与电压表V2的示数之和，则A、B间的电压为50 V＋70 V ＝120 V，选项B正确．
电压表和电流表
[先填空] 1．小量程电流表Ⓖ(表头)的三个参数
2．电压表的改装
3．电流表的改装
[再判断] 1．把小量程的电流表改装成大量程的电流表需串联一个电阻．( ×) 2．若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后，增大了原电流表的满偏电 压．( ×) 3．若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后，分流电阻和电流表两端 的电压相等．( √ )
(2)3 A、3 A、1 A、2 A
(1)处理串联、并联电路以及简单的混联电路的方法： ①准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图； ②正确利用串联、并联电路的基本规律、性质； ③灵活选用恰当的公式进行计算． (2)电路简化的原则： ①无电流的支路去除； ②电势相等的各点合并； ③理想导线可长短任意； ④理想电流表的电阻为零，理想电压表的电阻为无穷大； ⑤电压稳定时电容器可认为断路．