高二物理人教版選修3-1課件 第2章恒定電流 第4節(jié)《串聯(lián)電路和并聯(lián)電路》

歡迎進(jìn)入物理課堂 第四節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 掌握串 并聯(lián)電路中電流 電壓和電阻的特點 2 掌握電阻串 并聯(lián)的計算 3 理解小量程電流表改裝成大量程電流表和電壓表的原理 并會進(jìn)行有關(guān)計算 重點難點 電流表改裝的原理和有關(guān)計算 易錯問題 滑動變阻器的分壓和限流的兩種連接方式 一 串聯(lián)電路把幾個導(dǎo)體依次首尾相連 接入電路 這樣的連接方式叫 1 特點 串聯(lián)電路中各處的相等 總電壓等于各部分電路的電壓 串聯(lián) 之和 電流 2 性質(zhì) 1 串聯(lián)電路的總電阻等于 公式 R 2 串聯(lián)電路各部分兩端的電壓與電阻成 正比 各部分 電路電阻之和 二 并聯(lián)電路把幾個導(dǎo)體的一端連在一起 另一端也連在一起 然后在把這兩端接入電路 這樣的連接方式叫 1 特點 并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流 總電壓與各支路電壓 2 性質(zhì) 1 并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于 公式 2 各支路的電流與電阻成 并聯(lián) 之和 相等 各支路 電阻的倒數(shù)之和 反比 三 小量程的電流表G1 從電路的角度看表頭就是一個 同樣遵從 表頭與其他電阻的不同僅在于通過表頭的電流是可以從上讀出來的 電流表 歐姆定律 刻度盤 2 三個參數(shù) 滿偏電流Ig是指 指針指出時的電流 滿偏電壓Ug是指 時 加在它兩端的電壓 電流表內(nèi)阻Rg是指 的電阻 三個參數(shù)的關(guān)系 Ug 最大刻度 電流表G通過滿偏電流 電流表G IgRg 3 改裝 1 測量較大的電壓時 將表頭電流表G一個電阻 就改裝成了電壓表 2 測量較大的電流時 將表頭電流表G一個電阻 就改裝成了量程較大的電流表 串聯(lián) 并聯(lián) 改裝電表時 表頭上串聯(lián)或并聯(lián)的電阻起什么作用 電表改裝后 表頭G的三個參數(shù)是否發(fā)生了改變 思考 思考 提示 串聯(lián)電阻起分壓作用 并聯(lián)電阻起分流作用 電表改裝后 表頭的參數(shù)不改變 一 正確理解串 并聯(lián)電路的特點及規(guī)律 1 當(dāng)三個電阻R1 R2 R3并聯(lián)時通過三個電阻的電流之比I1 I2 I3 R3 R2 R1 而是I1 I2 I3 2 關(guān)于電阻的并聯(lián) 應(yīng)注意以下幾個結(jié)論 1 幾個相同的電阻并聯(lián) 總電阻為一個電阻的幾分之一 2 若幾個不同的電阻并聯(lián) 總電阻小于其中最小的一個電阻 3 當(dāng)一個很大的電阻與一個很小的電阻并聯(lián)時 總電阻接近于小電阻 4 若并聯(lián)的支路增多時 總電阻將減少 5 若某一支路的電阻增大 則總電阻也隨之增大 6 若有一個大阻值電阻與一個小阻值電阻 串聯(lián)時的總電阻約為大阻值電阻的電阻值 并聯(lián)時的總阻值約為小阻值電阻的電阻值 二 電表的改裝和校對1 改裝 2 校對按圖2 4 1所示的電路對改裝成的電表進(jìn)行核對 核對時注意搞清楚改裝后電表刻度盤每一小格表示多大的數(shù)值 圖2 4 1 1 無論表頭G改裝成電壓表還是電流表 它的三個特征量Ug Ig Rg是不變的 即通過表頭的最大電流Ig并不改變 2 電表改裝的問題實際上是串并聯(lián)電路中電流 電壓的計算問題 只要把表頭G看成一個電阻Rg即可 切記通過表頭的滿偏電流Ig是不變的 三 伏安法測電阻1 伏安法測電阻原理歐姆定律給了我們測量電阻的一種方法 由R 可知 用電壓表測出電阻兩端的電壓 用電流表測出通過電阻的電流 就可求出待測電阻 2 電流表接法對測量結(jié)果的影響 1 電流表外接法 如圖2 4 2所示 由于電壓表的分流導(dǎo)致電流的測量值偏大 由R 可知 R測 R真 R越小 電壓表分流越小 誤差越小 因此這種接法適合測小電阻 正如上一節(jié)描繪小燈泡的伏安特性曲線中電流表就采用了這種接法 圖2 4 2圖2 4 3 2 電流表內(nèi)接法 如圖2 4 3所示 由于電流表的分壓 導(dǎo)致電壓U的測量值偏大 由R 得R測 R真 R越大 電流表的分壓越小 誤差就會越小 因此這種方法適用于測量大電阻 3 選擇內(nèi) 外接的常用方法 1 直接比較法 適用于Rx RA RV的大小大致可以估計 當(dāng)Rx RA時 采用內(nèi)接法 當(dāng)Rx RV時 采用外接法 即大電阻用內(nèi)接法 小電阻用外接法 可記憶為 大內(nèi)小外 2 公式計算法 當(dāng)時 用內(nèi)接法 當(dāng)時 用外接法 當(dāng)時 兩種接法效果相同 3 試觸法 適用于Rx RV RA的阻值關(guān)系都不能確定的情況 如圖2 4 4所示 把電壓表的接線端分別接b c兩點 觀察兩電表的示數(shù)變化 若電流表的示數(shù)變化明顯 說明電壓表的分流對電路影響大 應(yīng)選用內(nèi)接法 若電壓表的示數(shù)有明顯變化 說明電流表的分壓作用對電路影響大 所以應(yīng)選外接法 圖2 4 4 四 滑動變阻器兩種接法的比較1 兩種接法比較 2 限流電路 分壓電路的選擇原則 1 若采用限流式不能控制電流滿足實驗要求 即若滑動變阻器阻值調(diào)到最大時 待測電阻上的電流 或電壓 仍超過電流表 或電壓表 的量程 或超過待測電阻的額定電流 則必須選用分壓式 2 若待測電阻的阻值比滑動變阻器總電阻大得多 以致在限流電路中 滑動變阻器的滑動觸頭從一端滑到另一端時 待測電阻上的電流或電壓變化范圍不夠大 此時 應(yīng)改用分壓電路 3 若實驗中要求電壓從零開始連續(xù)可調(diào) 則必須采用分壓式電路 4 限流接法好處是電路簡單 耗能低 如圖2 4 5所示的兩個串聯(lián)電阻R1 12k R2 36k A B兩端的電壓保持15V不變 那么 例1 圖2 4 5 1 R1 R2兩端的電壓分別是多少 2 如果電壓表V的內(nèi)阻是12k 當(dāng)S分別與C D接觸時電壓表的讀數(shù)分別是多少 思維總結(jié) 對于混聯(lián)電路的計算 首先要弄清電路的連接情況 即各電阻之間的串 并聯(lián)關(guān)系 然后根據(jù)歐姆定律和串 并聯(lián)電路的特點逐級計算 1 如圖2 4 6所示電路中有三個電阻 已知R1 R2 R3 1 3 6 則電路工作時 電壓U1 U2為 A 1 6B 1 9C 1 3D 1 2答案 D 圖2 4 6 如圖2 4 7所示是一個電流表 電壓表兩用的電路 電流表G的量程是100 A 內(nèi)阻是1000 電阻R1 0 1 R2 99k 當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)合到a b上時 電流表改裝成什么表 其量程是多少 當(dāng)雙刀雙擲開關(guān)合到c d上時 電流表改裝成什么表 其量程是多少 例2 圖2 4 7 解析 當(dāng)開關(guān)合到a b上時 電路轉(zhuǎn)換成圖2 4 8甲所示的電路 此時小電阻R1與電流表G并聯(lián) R1起分流作用 可作為大量程電流表使用 圖2 4 8 答案 見解析 思維總結(jié) 理解電表改裝的原理 并根據(jù)串 并聯(lián)電路的特點進(jìn)行計算是解這類題的關(guān)鍵 2 一量程為100 A的電流表 內(nèi)阻為100 表盤刻度均勻 現(xiàn)串聯(lián)一個9900 的電阻將它改裝成電壓表 則該電壓表的量程是 V 用它來測量電壓時 表盤指針位置如圖2 4 9所示 此時電壓表的讀數(shù)大小為 V 圖2 4 9 用電流表和電壓表測量電阻Rx的阻值 如圖2 4 10所示 分別將圖甲和圖乙兩種測量電路連接到電路中 按照甲圖時 電流表示數(shù)4 60mA 電壓表示數(shù)2 50V 按照乙圖時 電流表示數(shù)為5 00mA 電壓表示數(shù)為2 30V 比較這兩次結(jié)果 正確的是 例3 A 電阻的真實值更接近543 且大于543 B 電阻的真實值更接近543 且小于543 C 電阻的真實值更接近460 且大于460 D 電阻的真實值更接近460 且小于460 圖2 4 10 答案 B 思維總結(jié) 1 伏安法測電阻時 無論電流表內(nèi)接還是外接都會產(chǎn)生誤差 2 試觸法中兩表示數(shù)變化是否明顯 不能比較兩表示數(shù)的絕對變化量 U I 應(yīng)比較相對變化量 即各自的變化量相對于原來數(shù)值的比例大小 也就是比較的大小關(guān)系 3 用伏安法測電阻 可接成如圖2 4 11所示的兩個電路 當(dāng)用甲圖的電路測量時 電壓表和電流表的示數(shù)分別為5V 0 6A 用乙圖的電路測量時 電壓表和電流表的示數(shù)分別為4 6V 0 8A 電源兩端的電壓不變 則被測電阻的準(zhǔn)確值為多少 圖2 4 11 答案 7 83 如圖2 4 12所示 電壓U保持不變 當(dāng)滑片由a端移到b端的過程中 R1兩端電壓變化的范圍從U到5U 6 則滑動變阻器總阻值R2與R1阻值之比為多少 圖2 4 12 例4 思路點撥 滑動變阻器與其他元件串聯(lián)后接入電路 兩者兩端的電壓與電阻成正比 解析 滑動變阻器滑片在a端時U1 U滑片在b端時解得R2 R1 1 5 答案 1 5 思維總結(jié) 該題屬于滑動變阻器 限流式 接法 通過移動滑動變阻器的滑動片的位置 就能改變R1兩端的電壓 這種連接方式的優(yōu)點是節(jié)能 缺點是不能夠使R1兩端的電壓調(diào)節(jié)為零 4 滑動變阻器的分壓接法 如圖2 4 13所示 試分析當(dāng)滑片P從A向B滑動時R上的電流和電壓調(diào)節(jié)范圍 圖2 4 13 解析 由電路分析可知 連接方式為 AP之間的電阻與R并聯(lián) 然后與PB間電阻串聯(lián) 因此當(dāng)滑動片由A向B移動時 加在R上的電壓逐漸增大 R中的電流也隨之增大 負(fù)載電阻R的電壓范圍為0 U 顯然 電阻R上電流的調(diào)節(jié)范圍為0 U R 答案 R上電流的范圍 0 R兩端的電壓范圍 0 U 1 下列說法不正確的是 A 一個電阻R和一根電阻為零的理想導(dǎo)線并聯(lián) 總電阻為零B 并聯(lián)電路的總電阻一定小于并聯(lián)支路中最小的電阻 C 在并聯(lián)電路中 任意支路電阻增大或減小時 總電阻將隨之增大或減小D 電阻R和阻值無窮大的電阻并聯(lián) 總電阻為無窮大 解析 選D 理想導(dǎo)線把電阻R短路 總電阻為零 A正確 在并聯(lián)電路中 由并聯(lián)電路的特點知總電阻小于并聯(lián)支路中的最小電阻 若一無窮大的電阻和電阻R并聯(lián) 阻值為R B正確 D錯誤 當(dāng)并聯(lián)支路的某一電阻增大或減小時 總電阻也隨著增大或減小 C正確 2 如圖2 4 14所示 甲 乙兩個電路 都是由一個靈敏電流表G和一個變阻器R組成 下列說法正確的是 圖2 4 14 A 甲表是電流表 R增大時量程增大B 甲表是電流表 R增大時量程減小C 乙表是電壓表 R增大時量程增大D 乙表是電壓表 R增大時量程減小 解析 選BC 表頭G本身所允許通過的最大電流 Ig 或允許加的最大電壓 Ug 是有限的 為了要測量較大的電流 則應(yīng)該并聯(lián)一個電阻來分流 且并聯(lián)的電阻越小 分流效果越明顯 從整體上看表現(xiàn)為測電流的量程增大 因此A錯而B對 同理 為了要測量較大的電壓 需要串聯(lián)一個電阻來分壓 且分壓電阻越大 電壓表的量程越大 C對而D錯 3 伏安法測電阻的接法有如圖2 4 15中甲 乙兩種 下列說法正確的是 圖2 4 15 A 兩種接法完全等效B 按甲圖接法 測得值偏小C 若待測電阻的阻值很大 按甲圖接法誤差較小D 若待測電阻的阻值很小 按甲圖接法誤差較小 解析 選C 甲圖為電流表的內(nèi)接法 其測量值偏大 當(dāng)Rx RA時 測量誤差較小 該電路適合測大阻值電阻 乙圖為電流表的外接法 其測量值偏小 當(dāng)Rx RV時 測量誤差較小 該電路適合測小阻值電阻 本題答案應(yīng)為C 4 圖2 4 16中電阻R1 R2 R3的阻值相等 電池的內(nèi)阻不計 開關(guān)S接通后流過R2的電流是S接通前的 圖2 4 16 5 如圖2 4 17所示電路中 各電阻阻值已標(biāo)出 當(dāng)輸入電壓UAB 110V時 求輸出電壓UCD 圖2 4 17 答案 1V 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全