串并联电路电压的规律提高知识讲解沪科版初中物理初三上册

串、并联电路中电压的规律（提高）责编：冯保国【学习目标】1.会正确使用电压表接入串、并联电路，并能画出相应的电路图；2.会分析实验数据，归纳总结串、并联电路各自电压的规律；3.会利用串、并联电路的电压规律解决简单问题。【要点梳理】要点一、串联电路中电压的规律(1)提出问题：串联电路中各部分电路两端电压与总电压有什么关系呢？(2)猜想与假设：①串联电路中各部分电路两端的电压相等；②串联电路中各部分电路两端的电压之和等于总电压。(3)实验设计：实验器材：两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。实验步骤：①分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。三次测量的电路图分别如图所示：(4)进行实验与记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。实验序号A、B间电压U1/VB、C间电压U2/VA、C间电压U/V11.41.6321.51.5331.81.23(5)分析与论证：从实验过程和实验记录中可以看出，两灯泡的规格相同时，U1=U2；当两灯泡的规格不相同时，U1≠U2，但都满足U1+U2=U。(6)得出结论：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1+U2。(7)评估与交流：回顾以上操作，看看是否存在不妥的地方：读数时是否实事求是?更换灯泡时是否换用了不同规格的?如果这些因素在实验中都作了充分的考虑，实验的结果应该是可靠的，各小组把实验结果写成实验报告，并在班上进行交流和讨论。要点诠释：实验探究过程中的注意事项(1)连接实验电路时，开关应断开；电压表应并联在被测电路中；(2)应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个连接起来；(3)连接好电路后，要先用开关试触，观察电压表的指针偏转情况，确认无误后，再闭合开关，观察示数；(4)读数时，要客观、精确，视线与刻度线垂直，读数完毕，断开开关，切断电源，整理好仪器；(5)电压表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会使指针偏转过小，测量不准确；一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻度盘的之间。知识点二、并联电路中电压规律：（1）提出问题：并联电路两端的总电压跟各个支路两端电压有什么关系？（2）猜想假设：①并联电路各条支路两端的电压都相等；②并联电路的总电压等于各条电路两端的电压之和。（3）设计实验：实验器材：两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。实验步骤：①分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。（4）进行实验与记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。实验序号A、B间电压U1/VC、D间电压U2/VE、F间电压U/V12.62.62.622.52.52.532.72.72.7（5）分析论证：并联电路中各支路两端电压相等，等于总电压（电源电压）与灯泡的规格没有关系。（6）得出结论：并联电路中的总电压，等于各个支路两端的电压，各支路电压相等即：U=U1=U2。要点诠释：1、电压与电流的对比：2、几个常见电路元件的特殊处理我们在分析电路连接情况时，往往是针对用电器而言的，其它元件如开关、电压表、电流表等这些“拦路虎”，对我们分析比较复杂的电路来说负面影响很大，如果既可将有些元件从电路图中拆掉，又能保证那些元件拆掉后不影响用电器的原连接情况的的话，原电路图就可以得到简化，以便揭开“庐山真面目”。为此，我们完全可以依据所拆元件的特性进行简化，其方法是：①开关：若是开关闭合，就在原开关处画一导线连通，若是开关断开，就将此路完全去掉不要。②电压表：由于电压表的电阻很大，因此可把连电压表处当成开路，只须把电压表拆掉即可。③电流表：由于电流表的电阻很小，因此可把连电流表处当成短路，电流表拆下处要用导线连通。通过上述方法所得的简化图表示出的用电器连接情况即为原电路中用电器连接情况。最好在草稿纸上处理，用铅笔先画出原电路图后，从电源正极开始，逐一依序增删，直到电源负极为止。【典型例题】类型一、串、并联电路电压规律的应用1.（2014•贺州中考）如图所示的电路图，开关S接到a时，电压表示数为9V，开关S接到b时，电压表示数为4V，下列说法不正确的是（）A．电源电压为9VB．灯L1两端的电压为4VC．灯L2两端的电压为4VD．灯L1和灯L2的总电压为9V【思路点拨】当开关S接到a时，两灯泡串联，电压表测电源的电压；当开关接到b时，两灯泡仍然串联，电压表测L2两端的电压，根据串联电路的电压特点求出灯L1两端的电压。【答案】B【解析】当开关S接到a时，两灯泡串联，电压表测电源的电压，即电源的电压U=9V，故A、D正确；当开关接到b时，两电阻仍然串联，电压表测L2两端的电压，即灯L2两端的电压U2=4V，故C正确；∵串联电路的总电压等于各分电阻两端的电压之和，∴灯L1两端的电压U1=U-U2=9V-4V=5V，故B错误。【总结升华】本题考查了串联电路的电压特点和电压表的正确使用，关键是开关与不同的触点连接时电压表所测对象的判断。举一反三：【变式】在下图所示的电路中，电源电压为9V。开关闭合后，电压表V1示数为6V，V2示数为5V，灯L1两端的电压为________V，L2两端的电压为________V，灯L3两端的电压为________V。【答案】4；2；32.如图所示，三个灯泡是相同的，当开关闭合时，电流表A1、A2、A3的示数之比为，三个灯泡两端的电压之比为。【思路点拨】看清三个小灯泡的串、并联关系，明白三个电表所测的电路，搞清并联电路电压、电流规律是解题的关键。【答案】3：2：1；1：1：1【解析】三个灯泡两端的电压相同，所以电压比为1：1：1；因为三个灯泡规格相同所以通过每一个灯泡的电流相等设为I，A3测的是通过一个个灯泡的电流，示数为I；A2测的是通过两个小灯泡的电流，示数为2I；A1测的是通过三个小灯泡的电流，示数为3I，所以电流表示数为3：2：1。【总结升华】此题考查了并联电路的电流规律和电压规律，首先分析电路图，结合并联电路电流、电压规律解题。类型二、综合应用3.如图所示为某同学在实验室用电压表测电压时所设计的一个电路图，下列有关此电路的说法中不正确的是（）A．电压表不可能同时测得L1、L2两端的电压B．S1和S2不能同时闭合，否则电路将短路C．若S1和S2都断开，电压表示数为零D．若在测得L1两端电压后，只需断开S1、闭合S2，就能直接测出L2两端的电压【答案】D【解析】因为L1、L2是串联在电路中，则电压表不可能同时与L1、L2并联；故A选项正确，不符合题意；由图可知：S1和S2同时闭合时会直接连通了电源的两极，电流将不再经过灯泡，发生短路，故B选项正确，不符合题意；若S1和S2都断开，电压表不能连入电路，故电压表不能测量，电压表示数就为零，故C选项正确；不符合题意；在测得L1两端电压时，电流是从电压表的正接线柱流入，负接线柱流出.则断开S1、闭合S2时，电流就会从电压表的负接线柱流入，正接线柱流出；使电压表的正负接线柱接反了，不能使用；故D选项错误，符合题意。【总结升华】根据电压表的正确使用方法进行分析，即电压表与被测用电器并联，且电流必须从正接线柱流入，负接线柱流出．电路有三种状态：通路、断路（也叫开路）和短路；所谓电源短路，就是用导线不经过用电器直接将电源两极相连。举一反三：【变式】（2014•奉贤区一模）如图所示，电路正常工作。当电键S由闭合到断开时，电压表V的示数将（）A．变大B．变小C．不变D．无法确定【答案】A4.小明在实验室连接如图所示电路，闭合开关后，三盏灯都不亮，检查电路各接线柱连接完好，电路正常。估计可能是哪一盏灯出现故障。请你用一根导线或一个电压表帮助他找出故障。判断是什么故障（灯断路或短路）并说明判断方法。【答案】方法一、利用一根导线：把导线并联到灯L1两端时，若L2、L3灯亮，则灯L1断路；若L2、L3灯不亮，则L1是完好的；再把导线并到L2两端、L3两端，依此法类推，直到找到断路的灯泡为止。方法二、利用电压表：把电压表并到灯L1两端时，若电压表有示数，则灯L1断路L2、L3是完好的；若电压表无示数，则灯L1是完好的；再把电压表并到L2两端、L3两端，依此法类推，直到找到断路的灯泡为止。【解析】闭合开关后，三盏灯都不亮，说明三盏灯不可能是短路（若有一只小灯泡短路，其它灯泡应发光），只能是断路；用导线和电压表检查电路故障，根据灯泡是否发光，电压表是否有示数判断，如下图所示。【总结升华】本题考查了学生利用导线、电压表判断电路故障的分析能力，电路故障分短路和断路两种情况，平时做实验时试一试，多总结、提高分析能力。举一反三：【变式】如图所示电路中，闭合开关S，两盏灯L1和L2都发光，电压表的示数为5V，电压表指针的偏转角度和电压表恰好相同，则灯L1两端的电压为V，突然间两盏灯都不发光了，两个电压表中一个示数没有发生变化，而另外一个示数变为零，据此判断是哪盏灯发生了故障，是什么故障？【答案】4V；L1发生了断路类型三、实验探究5.（2016•漳州模拟）如图所示，小阳在“探究串联电路的电压规律”实验时，闭合开关S，用电压表分别测出AB、BC、AC两端的电压分别为UAB=2.5V，UBC=1.5V，UAC=4V，在表格中记录数据后，接下来的实验步骤是（）A．整理器材，结束实验B．分析数据，得出结论C．换用电压表的另一量程，再测出一组电压值D．换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值【思路点拨】无论做什么实验，实验结论一定要具有普遍性，因此在研究串联电路中的电压关系时，为了使结论具有普遍性需采用相同灯泡和不同灯泡进行多次实验。【答案】D【解析】用电压表测出AB、BC、AC两端的电压分别为UAB=2.5V，UBC=1.5V，UAC=4V，说明两个小灯泡不是同一个规格的，但一组数据具有很大的偶然性，因此为了得到普遍规律，接下来的操作是换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值，然后分析数据，这样的结论才具有科学性，故选D。【总结升华】探究串联、并联电路的电流、电压的特点时要选择相同规格的灯泡，不同规格的灯泡，不同的用电器进行实验，才能使实验结论更准确。举一反三：【变式】如图所示是某实验中的三个电路图，请仔细观察后回答。（1）该实验探究的问题是：；（2）你的结论是：；（3）夏荷同学探究出的结论是：串联电路中的总电压大于任何一个用电器两端的电压。秋宁同学的结论是：串联电路中的总电压等于各个用电器两端的电压之和。对他们的结论，你如何评估。【答案】（1）探究串联电路的总压和和各用电器两端电压间的关系；（2）串联电路中的总电压等于各个用电器两端的电压之和；（3）秋宁同学的结论较为完整，能定量的说出了串联电路电压的关系。夏荷同学的结论不够完整，只是简单的说出了总电压与分电压大小的关系。