高二物理人教版选修3-1课件 第2章恒定电流 第4节《串联电路和并联电路》

欢迎进入物理课堂 第四节串联电路和并联电路 学习目标 1 掌握串 并联电路中电流 电压和电阻的特点 2 掌握电阻串 并联的计算 3 理解小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理 并会进行有关计算 重点难点 电流表改装的原理和有关计算 易错问题 滑动变阻器的分压和限流的两种连接方式 一 串联电路把几个导体依次首尾相连 接入电路 这样的连接方式叫 1 特点 串联电路中各处的相等 总电压等于各部分电路的电压 串联 之和 电流 2 性质 1 串联电路的总电阻等于 公式 R 2 串联电路各部分两端的电压与电阻成 正比 各部分 电路电阻之和 二 并联电路把几个导体的一端连在一起 另一端也连在一起 然后在把这两端接入电路 这样的连接方式叫 1 特点 并联电路的总电流等于各支路电流 总电压与各支路电压 2 性质 1 并联电路总电阻的倒数等于 公式 2 各支路的电流与电阻成 并联 之和 相等 各支路 电阻的倒数之和 反比 三 小量程的电流表G1 从电路的角度看表头就是一个 同样遵从 表头与其他电阻的不同仅在于通过表头的电流是可以从上读出来的 电流表 欧姆定律 刻度盘 2 三个参数 满偏电流Ig是指 指针指出时的电流 满偏电压Ug是指 时 加在它两端的电压 电流表内阻Rg是指 的电阻 三个参数的关系 Ug 最大刻度 电流表G通过满偏电流 电流表G IgRg 3 改装 1 测量较大的电压时 将表头电流表G一个电阻 就改装成了电压表 2 测量较大的电流时 将表头电流表G一个电阻 就改装成了量程较大的电流表 串联 并联 改装电表时 表头上串联或并联的电阻起什么作用 电表改装后 表头G的三个参数是否发生了改变 思考 思考 提示 串联电阻起分压作用 并联电阻起分流作用 电表改装后 表头的参数不改变 一 正确理解串 并联电路的特点及规律 1 当三个电阻R1 R2 R3并联时通过三个电阻的电流之比I1 I2 I3 R3 R2 R1 而是I1 I2 I3 2 关于电阻的并联 应注意以下几个结论 1 几个相同的电阻并联 总电阻为一个电阻的几分之一 2 若几个不同的电阻并联 总电阻小于其中最小的一个电阻 3 当一个很大的电阻与一个很小的电阻并联时 总电阻接近于小电阻 4 若并联的支路增多时 总电阻将减少 5 若某一支路的电阻增大 则总电阻也随之增大 6 若有一个大阻值电阻与一个小阻值电阻 串联时的总电阻约为大阻值电阻的电阻值 并联时的总阻值约为小阻值电阻的电阻值 二 电表的改装和校对1 改装 2 校对按图2 4 1所示的电路对改装成的电表进行核对 核对时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值 图2 4 1 1 无论表头G改装成电压表还是电流表 它的三个特征量Ug Ig Rg是不变的 即通过表头的最大电流Ig并不改变 2 电表改装的问题实际上是串并联电路中电流 电压的计算问题 只要把表头G看成一个电阻Rg即可 切记通过表头的满偏电流Ig是不变的 三 伏安法测电阻1 伏安法测电阻原理欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法 由R 可知 用电压表测出电阻两端的电压 用电流表测出通过电阻的电流 就可求出待测电阻 2 电流表接法对测量结果的影响 1 电流表外接法 如图2 4 2所示 由于电压表的分流导致电流的测量值偏大 由R 可知 R测 R真 R越小 电压表分流越小 误差越小 因此这种接法适合测小电阻 正如上一节描绘小灯泡的伏安特性曲线中电流表就采用了这种接法 图2 4 2图2 4 3 2 电流表内接法 如图2 4 3所示 由于电流表的分压 导致电压U的测量值偏大 由R 得R测 R真 R越大 电流表的分压越小 误差就会越小 因此这种方法适用于测量大电阻 3 选择内 外接的常用方法 1 直接比较法 适用于Rx RA RV的大小大致可以估计 当Rx RA时 采用内接法 当Rx RV时 采用外接法 即大电阻用内接法 小电阻用外接法 可记忆为 大内小外 2 公式计算法 当时 用内接法 当时 用外接法 当时 两种接法效果相同 3 试触法 适用于Rx RV RA的阻值关系都不能确定的情况 如图2 4 4所示 把电压表的接线端分别接b c两点 观察两电表的示数变化 若电流表的示数变化明显 说明电压表的分流对电路影响大 应选用内接法 若电压表的示数有明显变化 说明电流表的分压作用对电路影响大 所以应选外接法 图2 4 4 四 滑动变阻器两种接法的比较1 两种接法比较 2 限流电路 分压电路的选择原则 1 若采用限流式不能控制电流满足实验要求 即若滑动变阻器阻值调到最大时 待测电阻上的电流 或电压 仍超过电流表 或电压表 的量程 或超过待测电阻的额定电流 则必须选用分压式 2 若待测电阻的阻值比滑动变阻器总电阻大得多 以致在限流电路中 滑动变阻器的滑动触头从一端滑到另一端时 待测电阻上的电流或电压变化范围不够大 此时 应改用分压电路 3 若实验中要求电压从零开始连续可调 则必须采用分压式电路 4 限流接法好处是电路简单 耗能低 如图2 4 5所示的两个串联电阻R1 12k R2 36k A B两端的电压保持15V不变 那么 例1 图2 4 5 1 R1 R2两端的电压分别是多少 2 如果电压表V的内阻是12k 当S分别与C D接触时电压表的读数分别是多少 思维总结 对于混联电路的计算 首先要弄清电路的连接情况 即各电阻之间的串 并联关系 然后根据欧姆定律和串 并联电路的特点逐级计算 1 如图2 4 6所示电路中有三个电阻 已知R1 R2 R3 1 3 6 则电路工作时 电压U1 U2为 A 1 6B 1 9C 1 3D 1 2答案 D 图2 4 6 如图2 4 7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 A 内阻是1000 电阻R1 0 1 R2 99k 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 例2 图2 4 7 解析 当开关合到a b上时 电路转换成图2 4 8甲所示的电路 此时小电阻R1与电流表G并联 R1起分流作用 可作为大量程电流表使用 图2 4 8 答案 见解析 思维总结 理解电表改装的原理 并根据串 并联电路的特点进行计算是解这类题的关键 2 一量程为100 A的电流表 内阻为100 表盘刻度均匀 现串联一个9900 的电阻将它改装成电压表 则该电压表的量程是 V 用它来测量电压时 表盘指针位置如图2 4 9所示 此时电压表的读数大小为 V 图2 4 9 用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值 如图2 4 10所示 分别将图甲和图乙两种测量电路连接到电路中 按照甲图时 电流表示数4 60mA 电压表示数2 50V 按照乙图时 电流表示数为5 00mA 电压表示数为2 30V 比较这两次结果 正确的是 例3 A 电阻的真实值更接近543 且大于543 B 电阻的真实值更接近543 且小于543 C 电阻的真实值更接近460 且大于460 D 电阻的真实值更接近460 且小于460 图2 4 10 答案 B 思维总结 1 伏安法测电阻时 无论电流表内接还是外接都会产生误差 2 试触法中两表示数变化是否明显 不能比较两表示数的绝对变化量 U I 应比较相对变化量 即各自的变化量相对于原来数值的比例大小 也就是比较的大小关系 3 用伏安法测电阻 可接成如图2 4 11所示的两个电路 当用甲图的电路测量时 电压表和电流表的示数分别为5V 0 6A 用乙图的电路测量时 电压表和电流表的示数分别为4 6V 0 8A 电源两端的电压不变 则被测电阻的准确值为多少 图2 4 11 答案 7 83 如图2 4 12所示 电压U保持不变 当滑片由a端移到b端的过程中 R1两端电压变化的范围从U到5U 6 则滑动变阻器总阻值R2与R1阻值之比为多少 图2 4 12 例4 思路点拨 滑动变阻器与其他元件串联后接入电路 两者两端的电压与电阻成正比 解析 滑动变阻器滑片在a端时U1 U滑片在b端时解得R2 R1 1 5 答案 1 5 思维总结 该题属于滑动变阻器 限流式 接法 通过移动滑动变阻器的滑动片的位置 就能改变R1两端的电压 这种连接方式的优点是节能 缺点是不能够使R1两端的电压调节为零 4 滑动变阻器的分压接法 如图2 4 13所示 试分析当滑片P从A向B滑动时R上的电流和电压调节范围 图2 4 13 解析 由电路分析可知 连接方式为 AP之间的电阻与R并联 然后与PB间电阻串联 因此当滑动片由A向B移动时 加在R上的电压逐渐增大 R中的电流也随之增大 负载电阻R的电压范围为0 U 显然 电阻R上电流的调节范围为0 U R 答案 R上电流的范围 0 R两端的电压范围 0 U 1 下列说法不正确的是 A 一个电阻R和一根电阻为零的理想导线并联 总电阻为零B 并联电路的总电阻一定小于并联支路中最小的电阻 C 在并联电路中 任意支路电阻增大或减小时 总电阻将随之增大或减小D 电阻R和阻值无穷大的电阻并联 总电阻为无穷大 解析 选D 理想导线把电阻R短路 总电阻为零 A正确 在并联电路中 由并联电路的特点知总电阻小于并联支路中的最小电阻 若一无穷大的电阻和电阻R并联 阻值为R B正确 D错误 当并联支路的某一电阻增大或减小时 总电阻也随着增大或减小 C正确 2 如图2 4 14所示 甲 乙两个电路 都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成 下列说法正确的是 图2 4 14 A 甲表是电流表 R增大时量程增大B 甲表是电流表 R增大时量程减小C 乙表是电压表 R增大时量程增大D 乙表是电压表 R增大时量程减小 解析 选BC 表头G本身所允许通过的最大电流 Ig 或允许加的最大电压 Ug 是有限的 为了要测量较大的电流 则应该并联一个电阻来分流 且并联的电阻越小 分流效果越明显 从整体上看表现为测电流的量程增大 因此A错而B对 同理 为了要测量较大的电压 需要串联一个电阻来分压 且分压电阻越大 电压表的量程越大 C对而D错 3 伏安法测电阻的接法有如图2 4 15中甲 乙两种 下列说法正确的是 图2 4 15 A 两种接法完全等效B 按甲图接法 测得值偏小C 若待测电阻的阻值很大 按甲图接法误差较小D 若待测电阻的阻值很小 按甲图接法误差较小 解析 选C 甲图为电流表的内接法 其测量值偏大 当Rx RA时 测量误差较小 该电路适合测大阻值电阻 乙图为电流表的外接法 其测量值偏小 当Rx RV时 测量误差较小 该电路适合测小阻值电阻 本题答案应为C 4 图2 4 16中电阻R1 R2 R3的阻值相等 电池的内阻不计 开关S接通后流过R2的电流是S接通前的 图2 4 16 5 如图2 4 17所示电路中 各电阻阻值已标出 当输入电压UAB 110V时 求输出电压UCD 图2 4 17 答案 1V 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全