串并联电路 电表的改装(教师)

串并联电路 电表的改装

一、复习要点

１.掌握电路、电注流、电阻、电压、电动势、电动、电功率、电热等基本概念,并准确理解其物理含意。 2．掌握电阻定律、焦耳定律、欧姆定律等基本规律,熟悉其适用条件下适用范围并能熟练应用。 3.掌握闭合电路的欧姆定律,熟悉闭合电路中各个物理量变化的特征与规律。 4.掌握中、并联的基本特征，能熟练地求解包括中、并联的混联电路 5.掌握“伏安法”测量电阻，电源等电学参量的方法，懂得相关的原理。 6．掌握基本的电学仪器的构造特征及使用方法。

二、难点剖析

1．电路的构造特征

所谓的电路,一般是指由电源、负载、导线、开关所构成的电流的通路，其中电源是提供电能的装置，

正常工作的电源将其他形式的能转化为电能提供给电路；负载是消耗电能的装置,正常的工作的负载将从电源处获得的电能转化为其他形式的能;导线是输送电能的装置，正常工作时电源处提供的电能是通过导线以电流的形式输送到负载处供负载消耗的；开关则是为了控制电路的工作状态而设置的。

２．串、并联电路的基本特征 (1）串联电路的特征如下： ①I=I 1=I ２=I 3=… ②U ＝U 1+U 2＋U 3+… ③R+R 1＋Ｒ2+R 3＋… ④

11R U =22R U =33R U =…＝R U =Ｉ ⑤

11R P =22R P ＝33R P ＝…＝R

P =I 2 (2）并联电路的确良特征如下： ①I ＝I 1+I 2+Ｉ３+… ②U=U 1=U 2=U ３=… ③

R 1=11R +2

1R ＋31R +…

④I 1R １=Ｉ2R 2=I ３R ３=…I 3R 3=…=IR=U ⑤P 1R 1=P 2Ｒ２=P 3R 3=…=PR=U ２

3．闭合电路中各物理量随外电阻Ｒ的变化特征

在如图—1所示的闭合电路中,各物理量将随着外电阻电阻R 的变化而变化。搞清外电阻R 的变化对各物理

量产生的影响,对求解闭合电路会有很大的帮助。

（１)电源的电动势ε和内电阻ｒ随外电阻Ｒ的变化关系。

对于给定的电源,其电动势ε和内阻r恒定,而与R无关，即ε=恒量，r=恒量。

在“ε-R”和“ｒ-R”坐标平面内,其关系曲线均为平行于Ｒ轴的直线，如图—２（a)、(b)所示。

图—1图—2

（２)干路电流强度I随电阻R的变化关系。

对如图—1所示的闭合电路，干路电流强度I可由闭合电路的欧姆定律给出，为

I=ε/(r＋R）

随着外电阻R的增大，Ｉ将单调减小，在“I-R”坐标平面内，其关系曲线为：以Ｉ=0和R=-r为渐近线的双曲线的一支的一部分，如图1８—３所示。

图—３图—4

（３）内电路电压U/和外电路电压U随外电阻R的变化关系。

对如图—１所示的闭合电路,内电路电压U/和外电路电压U可上欧姆定律分别求得,为

Ｕ/=εr/(r+R)

U=εR/(r+Ｒ)

随着外电阻Ｒ的增大,U/将单调减小而U减将单调增大,

在“U－R”曲线则为:以Ｕ=ε和Ｒ=-r为渐近线的双

曲线的一支的一部分，如图—4所示。

(4）总功率Ｐ、内功率P内、外功率Ｐ外随外电阻R 图—5

的变化关系。

对如图18—1的示的闭合电路，P、P内、P外分别可由相应规律表示为

P=ε2／(ｒ+R)

P内=ε2r／(ｒ+R)2

Ｐ外＝

2

2)

(R r R

+ε=

r

R r R 4/)(2

2

+-ε。

随着外电阻Ｒ的增大,P 或Ｐ内均将单调减小,而P 外则 呈非单调变化，在R ＝r 处取得极大值P 外m =ε２

/(4r ），在

“Ｐ-R ”坐标平面内,相应的变化曲线如图—5所示。 （5)电源的效率η随外电阻R 的变化关系。

对如图18—5所示的闭合电路,电源的效率η可表示为 图—６ η=P 外/P ＝R ／(ｒ+R)

随着外电阻R 的增大，η将单调增大,在“η-R ”坐标平面内，其关系曲线为：以η=１和R ＝-r 为渐近线的双曲线的一支的一部分，如图—6所示。 4.关于伏安法的研究

电路中很多物理量与电路两端电压Ｕ和流过电路的电流强度I 有关,于是伏安法就成为一种间接测量这些物理量的有效方法。在中学物理阶段,伏安法的应用有如下两种: （1）伏安法测电阻Ｒx 。

伏安法测电阻的实验电路有如图1８—７中(ａ)、（b ）所示的两种,即所谓“电流表内接电路”和“电流表外接电路”。对内接电路来说,由于电流表的分压作用，导致测量值偏大,内接电路适用于于测量阻值较大的电阻；对外接电路来说,由于电压表的分流作用，导致测量值偏小,外接电路适用于测量阻值较小的电阻。

图—7 图—８ (２)伏安法测电池电动势ε和内阻ｒ．

伏安法测电池电动势ε和内电阻r 的实验电路有如图—８所示的（a ）、（b ）两种(通常采用的是图（a ）所示的电路),在图(a ）中,由于电压表有分流作用,ε和r 的测量值均将偏小，在图（ｂ)中，由于电流表有分压作用, r 的测量值将偏大,而ε的测量值将不受影响。

三、典型例题

例1．有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I,设每单位体积的导线有n 个自由电子,电子电量为e ，此时电子的定向转动速度为υ，在△t 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )

A ．n υS △t Ｂ．ｎυ△t C.I △t ／e D.Ｉ△t ／(Se) 分析:根据电流强度的定义分析解答。

解答:从导体导电的微观角度来说，在△ｔ 时间 内能通过某一横截面ＡＡ/的自由电子必须处于以 AA /为横截面,长度为υ△ｔ的圆柱体内,如图—9 所示，由于自由电子可以认为是均匀分布，故此圆柱 体内的电子数目为n υS △t 。而从电流的定义来说, I=q/t,故在△t 时间内通过某一横截面的电量为I △t,

通过横截面的自由电子数目为I △ｔ/e ，故正确答案为A 、C 。 图—9

例2．如图—1０所示，有四盏电灯连接在电路中,L 1和Ｌ2都标有“220V 10０W ”字样,Ｌ３和L ４都标有“２２0V 40Ｗ”字样，把电路接通后,最暗的是（ )

A ．L １ B.Ｌ２ C ．L 3 Ｄ．Ｌ4

分析：必须熟悉串、并联电路的电功率分配规律。

解答:由题意可判断，R 1=R 2＜R 3＝R ４,且R 4＞R 1>R ２3．由串联电路的功率分配可知,Ｐ4>Ｐ１>(P 2+P 3），而Ｐ2

与P 3的大小 由并联电路的功率分配可知P ２＞P 3，故四盏电灯消耗的实际功率的大小关系为P 4＞P 1＞P ２＞Ｐ３，正确的答案为C 。

图—1０ 图—1１ 例3.如图—11扭不，若将滑动变阻器的滑片向下滑动时,各电表示数将如何变化?

分析:

解答：２

=U －U 1↑→I 2=U 2／R 2↑→I 3＝的示数增大,A 3的示数减小。

例４.在图—12中，ε=１0R １=4.0Ω,Ｒ２=６.0Ω,开关S,待电路稳定后,后流过Ｒ1的电量为多大？

分析:解答:S 闭合时,外电路R 1I ＝ε/(R １＋Ｒ2)=1０/(4+6）A ＼1Ａ,此时ＵＣ２=０,U ｃ1=ＩR 2=1×６V=6V 。