高二物理串联电路与并联电路

第四节串联电路和并联电路课标解读1.了解串联电路和并联电路的连接方式,掌握串､并联电路的电流､电压的特点.2.掌握电阻串､并联的计算.3.通过对电表改装的分析讨论,提高综合运用欧姆定律,电路串､并联规律以及分析解决问题的能力.课前自主学习一､串联电路和并联电路的电流串联电路各处的电流相等,即I=I1=I2=…=In.并联电路的总电流等于各支电流之和,即I=I1+I2+…+In.二､串联电路和并联电路的电压串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和,即U=U1+U2+…+Un.并联电路的总电压与各支路电压相等,即U=U1=U2=…=Un.三､电阻的串联和并联串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和,即R=R1+R2+…+Rn.并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和,即121.111nRRRR四､电压表和电流表1.小量程电流表,表头,主要参数有三个.(1),通常叫做电流表的内阻,用Rg表示.(2)指针偏转到最大刻度时的电流,叫做电流表的满偏电流,用Ig表示.(3)指针偏转到最大刻度时的电压,叫做电流表的满偏电压,用Ug表示.2.由欧姆定律可知Ug=IgRg.3.改装原理(1)当改装成量程为U的电压表时,应串联一个电阻R,因为串联电阻的分压作用,因此也叫分压电阻,电压表的总电阻RV=Rg+R.(2)当改装成量程为I的电流表时,应并联一个电阻R,因为并联电阻有分流作用,因此也叫分流电阻,电流表的总电阻.ggARRRRR知识梳理图课堂互动探究一､串联电路的基本特点和性质1.基本特点(1)在串联电路中,各处的电流相等,即I=I1=I2=…=In.(2)串联电路的总电压等于各部分电压之和,即U=U1+U2+…+Un.2.性质(1)串联电路的等效总电阻为各电阻值R1､R2……､Rn之和,即R=R1+R2+…+Rn.(2)串联电路的电压分配关系是:各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比,即1212.nnUUUIRRR二､并联电路的基本特点和性质1.基本特点(1)并联电路中各支路的电压相等,即U=U1=U2=…=Un.(2)并联电路的总电流等于各支路电流之和,即I=I1+I2+…+In.2.性质(1)并联电路的等效总电阻R与各支路的电阻R1､R2､…､Rn的关系是:(2)并联电路的电流分配关系是:I1R1=I2R2=…=InRn=U.121111.nRRRR三､电表的改装1.小量程电流表G(又称表头)(1)主要部分:永久磁铁和可转动的线圈.(2)工作原理:通电后,线圈在磁场力的作用下带动指针偏转,指针的偏角与通过指针的电流成正比.(3)表头的三个主要参数:①内阻Rg:小量程电流表G的电阻.②满偏电流Ig:小量程电流表G指针偏转到最大刻度时的电流.③满偏电压Ug:小量程电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压.由欧姆定律可知:Ug=IgRg.说明:Ig､Ug一般比较小,若通过电流表的电流大于Ig,电流表很容易烧坏.在下图中表头G的两端加上满偏电压Ug时,通过表头G的电流为满偏电流Ig,此时指针指在最大刻度处.2.把小量程电流表改装成大量程电流表(1)电流表改装的原理:给小量程电流表并联一个分流电阻,就可以用来量度较大的电流,即扩大了电流表的量程,如下图所示.(2)分流电阻的计算:gggIR.1,.,1IIR:gggggggIRRRIIIIRInRIn由并联电路的特点解得电流扩大量程的倍数3.电流表改装成电压表(1)电流表改装成电压表的原理:将电流表的示数根据欧姆定律Ug=IgRg换算成电压值,可直接用于测电压,只是量程Ug很小.如果给小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来量度较大的电压.因此电压表就是一个串联了分压电阻的电流表,如图所示.(2)分压电阻的计算:ggggUIRIR,:Rn1R11..,ggggggggUUURRRRIIRUUnU由串联电路的特点解得电压扩大量程的倍数典例分析一､对串､并联电路的理解例1:一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω,另有一测试电源,电动势为100V,内阻忽略不计,则()A.当c、d端短路时,a、b之间的等效电阻是40ΩB.当a、b端短路时,c、d之间的等效电阻是40ΩC.当a、b两端接通测试电源时,c、d两端电压为80VD.当c、d两端接通测试电源时,a、b两端电压为80V231233133232311323cd:,cd,RRR,,,A;,ab,R128,B;ab,RR,R,cdR,80V,C;,cd,240cdababRRRRRRRUURRRUURR解析根据电路中串联､并联特点、端短路时､并联后与串联所以等效电阻故选项正确同理、端短路时等效电阻故选项错误、端接电源时与串联中无电流经过故、两端电压即两端电压故选项正确同理可知当、端接电源时5V,D.故选项错误答案:AC名师点拨:求解等效电阻时先分清电路的串并联关系,利用串联的电路的电压分配与电阻成正比求解电压.在电路中哪个电阻中没有电流,该电阻两端电压为零,即该电阻不承担电压,两端等势.[巩固练习]1.一灯泡的额定电压40V,正常工作时电流为5A,如何把它接入电压恒为220V的照明电路上,使它正常工作?1211121212122:,R,U.,2204040536.40UUUUURRRRUURRU解析根据串联电阻可以分压设需串联电阻分配到的电压由即得答案:串联一个电阻,阻值为36Ω二､电表改装例2:将满偏电流Ig=300μA､内阻未知的电流表G改装成电压表并进行校对.(1)利用如上图所示的电路测量电流表G的内阻(图中电源的电动势E=4V):先闭合S1,调节R,使电流表指针偏转到满刻度,再闭合S2,保持R不变,调节R′,使电流表指针偏转到满刻度的,读出此R′的阻值为200Ω,则电流表内阻的测量值Rg=____________Ω.(2)将该表改装成量程为3V的电压表,需____________(填“串联”或“并联”)阻值为R0=____________Ω的电阻.100串联9900(3)把改装好的电压表与标准电压表进行校对,在下图中试画出实验电路图和实物连接图.答案:见解析00626:1S,GR,R:R100?. 221,,33123330010100303V,R,9901000ggggggIIRIRRI解析闭合后电流表与并联流过电流表的电流为则流过的电流为由并联电路的分流特点知将该表改装为量程为的电压表需串联一个分压电阻(3)名师点拨:电表改装首先清楚所用表头的满偏电流及满偏电压,然后根据题意来确定是串联还是并联电阻.如果改装成电流表需要并联小电阻,如果改装成电压表需要串联大电阻.需要的电阻的阻值根据要改装的量程来计算.[巩固练习]2.已知电流表的内阻Rg为100Ω,满偏电流Ig为3mA,要把它改装成量程是6V的电压表,应串联多大的电阻?要把它改装成量程是3A的电流表,应并联多大的电阻?解析:改装成量程为6V的电压表时,电流表指针偏转到满刻度时,它两端的电压Ug=IgRg=3×10-3×100V=0.3V分压电阻R所分电压UR=U-Ug=(6-0.3)V=5.7VR3g'5.73100.321.9k.3.99A,RIII30.003A2.9977A'0.1.RgggRURIIRRI串联的电阻改装成量程为的电流表时分流电阻所分电流并联的电阻答案:1.9kΩ约0.1Ω三､滑动变阻器的使用例3:如图所示,滑动变阻器的总电阻R=1000Ω,A､B两端电压U=100V,调节滑动头P使下部电阻R1=400Ω.(1)空载时C､D两端电压多大?(2)在C､D间接入一个Rs=400Ω的电阻,C､D两端的电压多大?解析:空载时,由串联分压直接可得输出电压.接入电阻Rs后,它与R1并联,R2与R1､Rs并联后串联分压.(1)滑动变阻器上部电阻R2=R-R1=600Ω.由串联电路上各部分电压与电阻成正比的关系得C､D两端电压1124001000100V40V.CDRUURRs11CD1111240040040040020022R,RR200'U100V2006050V.'ssRRRRRURR接入后它与的并联总电阻答案:(1)40V(2)25V名师点拨:滑动变阻器如果采用分压式接法,则输出电压可以在零和电源电压之间调整,输出电压的调节范围较大,而且调节过程中电压连续变化,如果采用限流使用时,调节滑动变阻器时,电压的调节范围较窄,而且不能从零开始.[巩固练习]3.如图所示的电路,滑动变阻器R的总阻值为10Ω,定值电阻R1=5Ω,A､B两端电压恒为10V,则调节滑动变阻器的触点从左向右滑动时,R1两端电压的变化范围是多少?解析:R1与滑动变阻器R组成串联电路,当R的触点在最右端时,R1两端电压U′1最大,为电源电压,即为10V,当滑动变阻器触头在最左端,R1两端电压最小,设为U″1,根据串联电路的分压规律可得所以R1两端电压的变化范围为3.3V≤U1≤10V.1111053.3,105''ABURUVVRR答案:R1两端电压的变化范围是从3.3V到10V课后巩固提升巩固基础1.在下图所示的电路中,通过电阻R1的电流I1是()111112111212....UUAIBIRRUUCIDIRRR111:,BC.,UIR解析由欧姆定律由于串联电路的电流强度相等故､选项正确答案:BC2.电阻R1与R2并联在电路中,通过R1与R2的电流之比为1:2,则当R1与R2串联后接入电路中时,R1和R2两端电压之比U1:U2为()A.1:2B.2:1C.1:4D.4:1121122121122:RR,UIR,UIR,U::1:2,UR:R2:1.UURR解析由题可知和串联在电路中时答案:B3.一电压表由电流表G与电阻R串联而成,如下图所示,若在使用中发现此电压表的读数总比准确值稍小些,采用下列哪种措施可以加以改进()A.在R上并联一比R小得多的电阻B.在R上并联一比R大得多的电阻C.在R上串联一比R小得多的电阻D.在R上串联一比R大得多的电阻解析:依题意电压表的读数总比准确值稍小些,说明流经电压表的电流稍小些,因此,应使串联电阻稍小些,所以B正确.答案:B4.如图所示,电阻R1、R2、R3、R4满足R1:R2:R3:R4=1:2:3:4,则当A､B间接上直流电压时,通过R1、R2、R3、R4的电流之比I1:I2:I3:I4为()A.1:2:3:4B.3:2:1:6C.6:3:2:11D.3:2:1:411223312312311223312341231234:R:R:R1:2:3,RRR,,IRIRIR233,,,11,I:I:I6:3:2.RR,R,R,I:I:I:I6:3:2;11,C.2IIIIII解析由于､､是并联电路各电阻两端电压相等即得所以流经的电流等于三个电阻电流之和所以选项正确答案:C5.如右图所示的电路中,若ab端为输入端,AB为输出端,并把滑动变阻器的滑动触片置于变阻器的中央,则()ABABABABA.UB.ABR,UC.ABR,UD.222ABR,2UababababUUUU空载时输出电压当间接上负载时输出电压间的负载越大越接近间的负载越小越接近ABABABAB:AB,UA,ABR.R,,2,,UR,,UR,,UBC,D2,2,2.ababababUUUU解析空载时､间的电压为总电压的一半即故正确当间接上负载后与变阻器的下半部分并联并联电阻小于变阻器总阻值的一半故输出电压但越大并联电阻越接近于变阻器总阻值的一半也就越接近越小并联电阻越小就越小于故､正确错误答案:ABC6.如图所示为一双量程电压表的示意图,已知电流表G的量程为0~100μA,内阻为600Ω,则图中串联的分压电阻R1=_____