高一下学期物理鲁科版(2019)必修第三册课件：3.4串联电路和并联电路106张PPT

两端的电压均不等于110 V,所以都不能正常工作,故C错误;D图中灯泡B和可变 电阻R并联后又和灯泡A串联,由电阻的并联可知,可变电阻调节合适时,可以使 并联部分的总电阻和灯泡A的电阻相等,即两灯泡可以同时正常发光,且电路中 的电流等于A灯泡的额定电流,消耗的电功率最小,故D正确。
【加固训练】 1.试画出图中的等效电路图。
(3)并联电路中各支路电阻消耗的功率与其阻值成_反__比__,即P1R1=
_P_2R_2_=_…__=_P_n_R_n =U2。
3.分流作用:阻值越小,分得的电流_越__大__。 4.电流表的改装: (1)改装原因:电流计的满偏电流Ig很小,不能直接用来测大电流。 (2)改装方法:给电流计_并__联__一个较小的电阻,分担较大的电流IR,如图所示。
【问题探究】 实验室常用来测量小电流和小电压用到的仪器为灵敏电流计,如图所示。
(1)灵敏电流计测量电流或电压有什么局限性? (2)为了能测量大电流或大电压,该如何改进灵敏电流计?
提示:(1)灵敏电流计的量程小,只能测量小电流或小电压,不能测量大电流或大 电压。 (2)将灵敏电流计的两端并联一个小电阻,可以改装成大量程的电流表;或是与 其串联一个大电阻改装成大量程的电压表。
n
(4)多个电阻无论串联还是并联,其中任一电阻增大或减小,总电阻也随之增大
或减小。以两电阻R1、R2为例加以说明:串联时R=R1+R2,并联时R=
R1R 2 R1 R2
R1 1 R1
。
可见,当R1或R2增大或减小时,R都随之增大或减小。
R2
(5)当一个大电阻和一个小电阻并联时,总电阻小于小电阻但接近小电阻。
【解析】选D。由题知,两灯泡额定电压相等,A灯泡的额定功率较大,由P= U2
R
可知,A灯泡的电阻较小,即RB>RA。A图中灯泡A和B串联在220 V的电源上,由串 联电路的分压特点可知,两灯泡两端的电压均不等于110 V,所以都不能正常工 作,故A错误;B图中灯泡A和灯泡B并联后又与可变电阻R串联,当可变电阻的阻 值和两灯泡并联的总电阻相等时它们可以同时发光;由并联电路中干路电流等 于各支路电流之和可知,B中电路的总电流等于A和B两灯泡的额定电流之和,由 P=UI可知,电路中消耗的电功率较大,故B错误;C图中灯泡A和可变电阻R并联后 又和灯泡B串联,由并联电路中电阻越并越小且小于任何一个分电阻可知,B灯 泡的电阻一定大于并联部分的总电阻,由串联电路的分压特点可知,两灯泡
【典例示范】
【典例】如图所示的电路中,小量程电流表的内阻Rg=100 Ω,满偏电流Ig= 1 mA,R1=1 900 Ω,R2= 100 Ω。
999
(1)当S1和S2均断开时,改装成的是什么表?量程多大? (2)当S1和S2均闭合时,改装成的是什么表?量程多大?
【解析】(1)当S1和S2均断开时,电流表和电阻R1串联,改装成电压表;设电压表 最大量程为U,则有:U=Ig(Rg+R1)=2 V。
【问题探究】 不同阻值的电阻在电路中的连接方式不同,总电阻也不同,如图所示。
(1)如图甲所示,各电阻串联,总电阻与其中的最大电阻有何关系? (2)如图乙所示,各电阻并联,总电阻与其中的最小电阻有何关系? 提示:(1)串联电阻的总电阻大于其中最大的电阻。 (2)并联电阻的总电阻总是小于其中最小的电阻。
二、并联电路的分流作用 【情境思考】 家用电器使人们的生活越来越方便。当家庭中的各种用电器同时工作时,若其 中的一个用电器发生断电,是否会影响其余用电器的正常工作?
提示:家庭用电器都是并联关系,当一个断电时其余的用电器仍可正常工作。
1.并联电路的特点:
(1)在并联电路中,各支路的电压_相__等__,即U= _U_1_=_U_2=_…__=_U_n_。
提示:(1)串联电路的电流处处相等,总电压等于各部分电压之和,总电阻为各部分 电阻之和,总功率为各部分功率之和;并联电路的各支路电压相等,总电流为各支 路电流之和,总电阻的倒数为各支路电阻倒数之和,总功率为各部分功率之和。 (2)串联电路各部分电压与各部分电阻成正比,各部分功率与各部分电阻也成正 比;并联电路各部分支路的电流与各支路的电阻成反比,各支路的功率与各支路的 电阻也成反比。
kΩ;
同理,当S与D接触时
R并′=
R2RV ＝ 3612 k＝9 k, R2＋RV 36＋12
U并= R并 U 6 15 V 15 V,
R并 R2 6 36
7
U并′=
R并 U＝ 9 15 V＝45 V。
R并＋R1 9＋12
7
答案:(1)3.75 V 11.25 V (2) 15V 4V5
7
7
【解析】(1)根据串联电路的电压特点知U∝R,所以
U1=R1
R1 U=
R2
1×2 15 V=3.75 V,
12＋36
U2=R1R2RU2 =
3×6 15 V=11.25 V。
12＋36
(2)当S与C接触时,电压表与R1并联,测并联支路电压,并联电阻
R并=
R1R V R1＋R V
＝112k2＋Ω11=22 6
【典例示范】 【典例】如图所示,R1=6 Ω,R2=3 Ω,R3=4 Ω,接入电路后下列判断错误的是 () A.总电阻R=6 Ω B.电压之比U1∶U2∶U3=2∶2∶1 C.电流之比I1∶I2∶I3=1∶2∶3 D.功率之比P1∶P2∶P3=1∶2∶6
【解题探究】(1)串、并联电路有什么特点? (2)串、并联电路的各部分有什么特点?
【解析】选B。电阻R1与R2并联后与R3串联;并联电阻为:R12=
R1R2 6 3 R1 R2 6 3
Ω
=2 Ω,总电阻为:R=R12+R3=(2+4) Ω=6 Ω,故A正确;并联电路电压相等,串联电
路电压比等于电阻比,故U并∶U3=R12∶R3=2∶4=1∶2,所以U1∶U2∶U3=1∶1∶2, 故B错误;串联电路电流相等,并联电路电流比等于电阻的反比, I1 R2 3 1，
(2)串联电路中各电阻两端的电压与其阻值成_正__比__,即 (3)串联电路中各电阻消耗的功率与其阻值成_正__比__,即
U1 R1 P1 R1
=__UR_22_______UR_nn__=I。 _R_P2_2 ______RP_nn__=I2。
3.分压作用:阻值越大,分得的电压_越__大__。 4.电压表的改装: (1)改装电压表的原因:电流计的满偏电压和满偏电流都很小,不能测量较大的 电压。 (2)改装的方法:给电流计_串__联__一个较大的电阻,分担一个较大的电压UR,如图 所示。
( ×)
(5)若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表,分流电阻和电流表两端的电
压相等。
(√)
知识点一 串、并联电路的比较 1.关于电阻的五个常用推论: (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻,并且串联电阻个数越多, 总电阻越大。 (2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻,并且并联电阻越多,总电阻越 小。 (3)n个相同的电阻R并联,其总电阻为R总= R 。
(2)并联电路的总电流等于各支路电流_之__和__,即I= _I_1_+_I_2+_…__+_I_n_。
2.三个重要性质:
(1)并联电路的等效总电阻阻值的倒数等于各支路的电阻阻值的倒数_之__和__,
即
1 R
__R_1_1 __R_12______R_1_n __。
(2)并联电路中各支路电流与其阻值成_反__比__,即I1R1= _I_2R_2_=_…__=_I_n_R_n=U。
【素养训练】 1.用完全相同的电阻组成甲、乙两个电路,电阻阻值R不随电压变化,R的额定电 压为U0,额定电流为I0。现将甲、乙电路分别接入各自能承受的最大电压,则 ()
A较大 D.乙电路的电阻较大
【解析】选A。因为串联电路总电压为各用电器电压之和,并联电路总电压等于
2.串、并联电路的比较:
电流
串联电路
各处电流相等, I=I1=I2=…=In
电压
总电压等于各部分电
压之和U=U1+U2+…+Un
U1 U2 ,即Un 电R压1 分配R和2 电阻成正R n
比
并联电路 总电流等于各支路电流之和, I=I1+I2+…+In
各支路两端电压相等,即U=U1=U2= …=Un,I1R1=I2R2=…=InRn,即电流分配与电阻成反比
I2 R1 6 2
I3=I1+I2,所以I1∶I2∶I3=1∶2∶3,故C正确;根据电功率公式P=UI,P1∶P2∶P3=
U1I1∶U2I2∶U3I3=1∶2∶6,故D正确。
【规律方法】 串、并联电路分析的关键 (1)明确电路的串、并联结构。 (2)牢记串、并联电路电流与电压的关系。 (3)掌握电压与功率的公式。
第4节 串联电路和并联电路
0
一、串联电路的分压作用 【思考】 节日的彩灯,一串串,一簇簇,或挂在树上,或装饰在物品上。那它们是怎样和 电源连接的?一串彩灯中,当其中一个小灯泡烧断,是否会影响其他小灯泡呢?
提示:和电源是串联的关系。一串彩灯中,当其中一个小灯泡灯丝烧断时,其余的 小灯泡将会被断路,不再发光。
串联电路
并联电路
电阻 总电阻等于各电阻之和,即R=R1+R2+…+Rn
总电阻的倒数等于各电阻的倒数之和
即 1 1 1 1
R R1 R2
Rn
总功率等于各部分消耗功之和,即
功率
P=P1+P2+…+Pn
P1 P2 Pn I2
即R功1率的R分2配和电阻成R正n 比
总功率等于各部分消耗功率之和,即P=P1+P2+…+Pn P1R1=P2R2=…=PnRn=U2 即功率的分配和电阻成反比
【易错辨析】
(1)在电路中的任何一个位置串联一个电阻时,电路中的总电阻一定变大。( √ )
(2)两并联电阻的电流与电阻成反比,两串联电阻的电压与电阻成正比。 ( √ )
(3)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。 ( × )
(4)若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表,增大了原电流表的满偏电压。
(2)当S1和S2均闭合时,电流表和R2并联,改装成电流表;设最大值为I,则有:I=Ig+
=1 A。 IgR g 答案:(1)电R压2表 2 V (2)电流表 1 A
【解析】假设电流的流向从A流向D,则电路中的等电势点为A、B,电势从高到低 为AB、C、D,观察电路,R2、R3接在AB与C之间,R1接在AB与D之间,R4接在C与D之 间,故等效电路图如图所示。
答案:见解析图
2.如图所示的两个串联电阻R1=12 kΩ,R2=36 kΩ,A、B两端的电压保持15 V不 变,那么 (1)R1、R2两端的电压分别是多少? (2)如果电压表V的内阻是12 kΩ,当S分别与C、D接触时电压表的读数分别是 多少?
各支路电压,所以甲电路的电压为2U0,乙电路的电压为U0,甲电路电压大,故A正 确,B错误;因为功率为标量,电路中的总功率等于各用电器功率之和,故甲、乙
的电功率都为2U0I0,故C错误;甲电路的总电阻为R甲=2 U0 ,乙电路的总电阻为
R乙=
U0 2I0
,所以甲电路的电阻较大,故D错误。
I0
2.现有额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的灯泡两盏。若接在电 压为220 V的电路上,使两盏灯泡均能正常发光,且消耗功率最小的电路是( )
1.串联电路的特点:
(1)在串联电路中,各处的电流_相__等__,即I= _I_1_=_I_2=_…__=_I_n_。
(2)串联电路的总电压等于各部分电压_之__和__,即U= _U_1_+_U_2+_…__+_U_n_。
2.三个重要性质:
(1)串联电路的等效总电阻阻值等于各电阻阻值_之__和__,即R= _R_1_+_R_2+_…__+_R_n_。
知识点二 电流表和电压表的改装 1.电压表与电流表改装比较:
2.电表改装的几点技巧: (1)先明确小量程电流计G的两个参数:Ig、Rg,并算出满偏电压Ug=IgRg。 (2)用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻: ①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻以分压,它的阻值用它分担的电 压(改装后的电压表量程减去Ug)除以最大电流(即Ig)确定。 ②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻以分流,它的阻值用它两端的电 压(即“表头”的Ug)除以通过它的电流(即改装后的电流表量程减去Ig)确定。