2.4 《串聯(lián)電路和并聯(lián)電路》導(dǎo)學(xué)案





【學(xué)習(xí)目標(biāo)】


掌握串并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的基本規(guī)律，掌握電壓表和電流表的改裝原理．


【重點(diǎn)難點(diǎn)】


串并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的基本規(guī)律。


【學(xué)法指導(dǎo)】


認(rèn)真閱讀教材，體會(huì)串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，體會(huì)電壓表改裝的原理


【知識(shí)鏈接】


什么是串聯(lián)？什么是并聯(lián)？畫圖說明。


【學(xué)習(xí)過程】


1．串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：（1）電路中各處的電流相等，即I1=I2=……=In；（2）電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和，即U=U1+U2+……+Un


2．串聯(lián)電路的重要性質(zhì)：（1）總電阻：R=R1+R2+……+Rn；（2）電壓分配：U1/R1=U2/R2=……=Un/Rn。


3．并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)：（1）電路中各支路兩端的電壓相等，即U1=U2=……=Un。（2）電路的總電流等于各支路電流之和，即I=I1+I2+……In。


4．并聯(lián)電路的重要性質(zhì)：（1）總電阻:；推論：①并聯(lián)總電阻小于任一支路電阻；②任一支路電阻增大，總電阻增大；反之，減小。（2）電流分配：I1R1=I2R2=……InRn=U。


5．稍復(fù)雜電路的等效化簡方法：


（1）電路化簡時(shí)的原則：①無電流的支路化簡時(shí)可去除；②等電勢的各點(diǎn)化簡時(shí)可合并；③理想導(dǎo)線可任意長短；④理想電流表可認(rèn)為短路，理想電壓表可認(rèn)為斷路。


（2）常用等效化簡方法：①電流分支法：a先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)出；b判斷各結(jié)點(diǎn)元件的電流方向；c按電流流向，自左向右將元件、結(jié)點(diǎn)、分支逐一畫出；d將畫出的等效圖加工整理。②等勢點(diǎn)排列法：a先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)；b判斷各結(jié)點(diǎn)電勢高低；c將各結(jié)點(diǎn)按電勢高低自左向右排列，再將各結(jié)點(diǎn)間的支路畫出；d將畫出的等效圖加工整理。


（3）含有電容器的直流電路的分析方法：①電路穩(wěn)定時(shí)，電容器是斷路的，其兩端電壓等于所并聯(lián)的電路兩端的電壓；②電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充（放）電；如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它并接的電路放電。


6．電壓表是由小量程的電流表串聯(lián)一定的分壓電阻所組成。為了計(jì)算分壓電阻，需要測定電流表的兩個(gè)基本參數(shù)，即_________和_________。


7．用串聯(lián)分壓的原理來改裝電壓表，擴(kuò)大量程。串聯(lián)的電阻大小根據(jù)所分擔(dān)的電壓來計(jì)算即R串=（U-IgRg）/Ig。


8．改裝電壓表


根據(jù)Ig、Rg和要求改裝后電壓表的量程U,計(jì)算串聯(lián)電阻：R串=（U-IgRg）/Ig，選擇電阻箱上的阻值為R串，把電流表和該電阻箱串聯(lián)，就做成了量程為U的電壓表。此時(shí)電流表的刻度就是電壓表的刻度了，滿偏電流Ig代表電壓U，刻度是均勻的?？紤]到學(xué)生用電阻箱最大阻值只有9999Ω，用J0415型微安表宜改裝成為量程2V，用J0409型電流表宜改裝成量程3V。


[范例精析]


例1、如圖所示，A、B兩端電壓不變，將變阻器R2的滑動(dòng)端P向左移動(dòng)，B、C間的等效電阻將_________，電阻R1上的電壓將_________，燈泡L會(huì)_________。





解析：在L和R2的并聯(lián)電路中，變阻器滑動(dòng)端P向左移動(dòng)，變阻器的使用電阻變小，即并聯(lián)電路某一支路電阻變小，總電阻變小，故B、C間的等效電阻變小。


L和R2并聯(lián)再和R1串聯(lián)的電路中，由于A、B兩端電壓不變，R1不變，RBC變小，所以R1分得的電壓變大，RBC分得的電壓變小，燈泡L變暗。或者利用R總減小，I=U/R增大，所以UAC=IR1增大，UCB減小。


用極限法分析：設(shè)P滑到R2的最左端，則R2的使用電阻為零，L被短路，立即可得出：BC間電阻為零，燈泡L不發(fā)光，R1上的電壓等于總電壓。





例2、如圖所示，設(shè)R1=R2=R3=R4=R，求電鍵K閉合和開啟時(shí)，A、B兩端電阻之比。





解析：用分支法簡化電路：由A經(jīng)R1為第一支路到B，（原則上最簡便直觀）；由A取第二支路經(jīng)R2經(jīng)C到B；由A取第三支路經(jīng)R3到D再經(jīng)R4到B；CD間接有K，如圖12—4—4所示。





K閉合：R4短路，相當(dāng)于R1、R2、R3并聯(lián)，故RAB=R/3


K開啟：相當(dāng)于R3、R4串聯(lián)后再和R1、R2并聯(lián)，故:；


R/AB=2R/5，所以RAB∶R/AB=5∶6[來源:學(xué)_科_網(wǎng)Z_X_X_K]


例3、一個(gè)分壓電阻為R1串聯(lián)到電壓表上，使電壓表的量程擴(kuò)大為原來的n倍，另一個(gè)分壓電阻R-2串聯(lián)到同一電壓表上，量程擴(kuò)大到原來的m倍，如果把這兩個(gè)電阻并聯(lián)之后再串聯(lián)到電壓表上，此時(shí)電壓表的量程擴(kuò)大了幾倍？


解析:設(shè)原電壓表的內(nèi)阻為RV，原來的量程為U，滿偏電流為I，則有：


U=IRV


串聯(lián)上分壓電阻R1時(shí)，有：I（R1+RV）=nU


串聯(lián)上分壓電阻R2時(shí)，有：I（R2+RV）=mU


R1、R2并聯(lián)后再串聯(lián)到電壓表上時(shí)，有：I[R1R2/(R1+R2)+RV]=kU


把I=U/RV代入得：R1=（n-1）RV，R2=（m-1）RV，R1R2/(R1+R2)=(k-1)RV


由以上方程可解得：k=(mn-1)/(m+n-2)


【訓(xùn)練測試】


1．在下圖所示的電路中，通過電阻R1的電流I1是( )


[來源:學(xué)+科+網(wǎng)Z+X+X+K]


A．I1＝eq \f(U,R1) B．I1＝eq \f(U1,R1)


C．I1＝eq \f(U2,R2) D．I1＝eq \f(U1,R1＋R2)


2．下列說法中正確的是( )


A．一個(gè)電阻和一根無電阻的理想導(dǎo)線并聯(lián)，總電阻為零


B．并聯(lián)電路任一支路的電阻都大于電路的總電阻


C．并聯(lián)電路任一支路電阻增大(其他支路不變)，則總電阻一定增大


D．并聯(lián)電路任一支路電阻增大(其他支路不變)，則總電阻一定減小


3．一照明燈泡電路如下圖所示，開關(guān)S閉合后，電燈不亮，但用測電筆測試a點(diǎn)和b點(diǎn)均見氖管發(fā)光．電燈不亮可能的原因是( )





A．電廠停電


B．燈絲斷了


C．供電線路某處火線斷路


D．供電線路某處零線斷路


4．用半導(dǎo)體材料制成熱敏電阻，在溫度升高時(shí)，電阻會(huì)迅速減小，如圖所示，將一熱敏電阻接入電路中，接通開關(guān)后，會(huì)觀察到( )


[來源:ZXXK]


A．電流表示數(shù)不變 B．電流表示數(shù)減小


C．電壓表示數(shù)增大 D．電壓表示數(shù)減小


5．如下圖所示電路中，伏特表V1和V2的內(nèi)阻都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于R1、R2、R3和R4的電阻．R1和R3電阻未知，R2＝R4＝20Ω，伏特表V1和V2的讀數(shù)分別為15V和10V，則a、b兩點(diǎn)間的電壓為( )





A．23V B．24V[來源:Z。xx。k.Cm]


C．25V D．26V


6．(2009·貴州興義市清華實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二檢測)一靈敏電流計(jì)，允許通過的最大電流(滿刻度電流)為Ig＝50μA，表頭電阻Rg＝1kΩ，若改裝成量程為Im＝10mA的電流表，應(yīng)________聯(lián)的電阻阻值為________Ω.若將此電流計(jì)改裝成量程為Um＝15V的電壓表，應(yīng)再________聯(lián)一個(gè)阻值為________Ω的電阻．


【參考答案】


1．答案：BC


2．答案：ABC


3．答案：D


解析：當(dāng)用測電筆尖測試a點(diǎn)和b點(diǎn)均見氖管發(fā)光，說明電廠沒有停電，電燈的燈絲沒有斷，供電線路的火線沒有發(fā)生斷路，因此可排除選項(xiàng)A、B、C，故正確答案應(yīng)選D.


4．答案：D


解析：接通開關(guān)后熱敏電阻的溫度升高，電阻減小，總電阻減小，I總＝eq \f(U,R總)得I總增大，電流表示數(shù)變大，A、B錯(cuò)誤．R1中電流I1不變，R2支路的電流I2增大，UR2增大，又U＝UR2＋U熱，則U熱減小，D正確．


5．答案：C


解析：因?yàn)镽1、R2、R3和R4串聯(lián)，且


R2＋R3＝R3＋R4


故R3和R4上的電壓也為10V.a、b兩點(diǎn)間電壓是R1和R2上電壓與R3和R4上電壓之和，即為


15V＋10V＝25V


6．答案：并，5；串，299000





【學(xué)習(xí)反思】


串聯(lián)電路的總電阻和各個(gè)電阻的關(guān)系怎樣？并聯(lián)電路的總電阻和各個(gè)電阻的關(guān)系怎樣？將表頭改裝成大量程的電壓表或電流表時(shí)，應(yīng)當(dāng)和一定阻值的電阻怎樣連接？





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高中物理人教版 (新課標(biāo))選修3電子課本

4 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

版本： 人教版 (新課標(biāo))

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