高中物理 第4节串联电路和并联电路精品课件 新人教版选修31.ppt

在实验室里 可以利用电压表和电流表测量不同大小的电压和电流 电压表和电流表往往都有两个量程 它们是根据什么原理设计制作的呢 1 把几个导体依次首尾相连接入电路的连接方式叫做 把几个导体一端连在一起 另一端也连在一起 然后把这两端接入电路的连接方式叫做 2 串联电路的基本特点 串联电路中各处的相等 串联电路的总电压等于各部分电路 串联电路中的总电阻等于各部分电路 并联 电流 电压之和 电阻之和 串联 3 并联电路的基本特点 并联电路的总电流等于各支路 并联电路的总电压与支路电压 并联电路总电阻的等于各支路电阻的之和 4 电流表g的电阻rg叫做 指针偏转到最大刻度时的叫做满偏电流 电流表g通过满偏电流时 加在它两端的叫做满偏电压 由欧姆定律可知 5 下图是某一电流表g的刻度盘 使用时指针指着某一电流表刻度 表示通过为某一数值 而且也意味着表头的两接线柱之间具有 因此 电流表g实际上也是一个小量程的 相等 电流之和 倒数 电流表的内阻 电流ig 电压ug ug igrg 电流表的电流 一定大小的电压 电压表 倒数 1 串联电路 把导体一个接一个依次连接起来 就组成串联电路 如下图 2 串联电路的特点 串联电路中各处的电流强度相等 i i1 i2 i3 串联电路的总电压等于各部分电路两端电压之和 u u1 u2 u3 3 串联电路重要性质 串联电路的总电阻 串联电路的总电阻 等于各个导体电阻之和 r r1 r2 r3 rn 串联电路的电压分配 串联电路中各个电阻两端电压跟它们的阻值成正比 1 并联电路 把几个导体并列地连接起来 就构成了并联电路 如下图 2 并联电路的基本特点 电路中各支路两端的电压相等 u u1 u2 u3 un 电路中总电流强度等于各支路的电流强度之和 i i1 i2 i3 in 3 并联电路的重要性质 并联电路的总电阻 并联电路的总电阻的倒数 等于各个导体的电阻倒数之和 并联电路电流的分配 并联电路中通过各个电阻的电流跟它的阻值成反比 ir i1r1 i2r2 inrn 特别提醒 1 在电路电压超过用电器额定电压时 可以串接一个分压电阻 在电路中电流超过某元件的额定电流时 可并联一个分流电阻 2 串联和并联的总电阻是串联和并联的等效电阻 计算等效电阻时 首先要分清串并联关系 试证明 1 n个相同的电阻并联 总电阻为一个电阻的n分之一 2 若干不同的电阻并联 总电阻小于其中最小的电阻 答案 1 设r1 r2 rn r 2 设有r1 r2 rn n个电阻并联 先考虑r1 r2的并联值r12 依次类推 当n个电阻并联时 其总电阻应小于任何一个电阻 即并联电路的总电阻小于其中最小的电阻 1 小量程电流表g 表头 主要部分 永久磁铁和可转动的线圈 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强度成正比 表头三个主要参数 a 内阻rg 小量程电流表g的电阻 b 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 c 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 2 电表的改装 特别提醒 电表的改装没有改变表头g的满偏电流ig 满偏电压ug 内阻rg 即改装后电表达到满量程时 表头的电流 电压仍为ig ug 电阻rg也没变 只是表头与分压电阻总的电压 表头与分流电阻总的电流比表头的电压 电流变大了 3 需要注意的几个问题 选用电流表 电压表时 应考虑所测电流 电压的最大值不能超出仪表的量程 以确保不损坏仪器 在实验电路中测量电流 电压时 电流表 电压表的指针偏转角度不宜过小 以减少误差 电流表并联电阻r 后 内阻很小 串联在电路中时 可作短路处理 电压表串联电阻r rg n 1 后 内阻很大 当电压表并联在电路中时 可看成断路 这两种情况均可看成电表对电路无影响 即把电表视为理想的电表 当电流表和电压表不能看成理想的电表时 即表的内阻不能忽略时 电流表看成一个小电阻 其示数为流过此电阻的电流 电压表看成一个大电阻 其示数为此电阻两端的电压 电流表a与电压表v的读数为满刻度的2 3左右时 读数较准确 若电压表 电流表使用不当可造成哪些后果 答案 1 电压表 电流表当所测电压或电流超量程时极容易损坏电表 2 如果错误地将电压表串联在电路中 将使原电路的电阻大大增加 几乎可使电流减小到零 无法测量待测电路的电压 3 如果错误地将电流表并联在待测电路中的两端 由于电流表内阻很小 将使电路的电阻大大减小 且大部分电流会通过电流表 极易损坏电流表 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 电流表外接法 如图1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 电流表内接法 如图2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 误区1 在求两个电阻r1 r2并联后的总电阻时我们一般都直接用r12 来求 如果求三个电阻r1 r2 r3并联后的总电阻 可以用r123 点拨 不可以 r1 r2并联电阻r12 是由并联电路总电阻与分电阻的关系推导出来的 而由不能推导出r123 误区2 对伏安法测电阻的认识不到位 不会选择合理接法 点拨 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rx 时 用内接法 当rx 时 用外接法 当rx 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 如图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 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 解析 1 根据串联电路的电压特点知u r 所以u1 u 15v 3 75vu2 u 15v 11 25v 2 当s与c接触时 电压表与r1并联 测并联支路电压 并联电阻r并 同理 当s与d接触时r并 答案 1 3 75v 12 25v 2 点评 利用串联电路的电压和电阻成正比 求电阻上的电压或电压表的示数 对非理想电压表应视为电路中的电阻处理 1 在上题中 若电压表内阻无限大 s接c和d时电压表的读数分别是多少 2 在上题中 若把电压表换成电流表 且内阻不计 s接c和d时电流表的读数分别是多少 答案 1 3 75v11 25v 2 ma1 25ma 某电流表内阻rg为200 满偏电流ig为2ma 如下图甲 乙改装成量程为0 1a和1a的两个量程的电流表 试求在下图甲 乙两种情况下 r1和r2各为多少 解析 按图甲接法 由并联电路中电流跟电阻成反比 可得按图乙接法 量程为1a时 r2和rg串联后与r1并联 量程为0 1a时 r1和r2串联后与rg并联 分别得 ig rg r2 1 ig r1igrg 0 1 ig r1 r2 解得 r1 0 41 r2 3 67 点评 通过本例可以学到改装成两个量程的电流表的两种方法 其中乙图接法比甲图接法好 虽图甲接法中各分流电阻独立 便于计算和调查 但万一开关s接触不良 没有接通 或测量时交换量程的过程中 电流全部流经表头 将把表头烧坏 如图所示是一个电流表 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 答案 1 电流表 1a 2 电压表 10v解析 当开关合到a b上时 电路转换成图甲所示的电路 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 根据并联电路的特点有 i ig r1 igrg 电流表量程为 当开关合到c d上时 电路变成图乙所示的电路 此时大电阻r2与电流表g串联 r2起分压作用 所以电流表g已改装成电压表 根据串联电路的特点 电压表量程为 u ig rg r2 0 0001 1000 99000 v 10v 用电流表和电压表测量电阻rx的阻值 如图所示 分别将图 a 和 b 两种测量电路接到电路中 按照 a 图时 电流表示数4 60ma 电压表示数2 50v 按照 b 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 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 解析 比较 a b 两图的电压读数 可知 u 0 20v 则 0 08 电流变化 i 0 40ma 则 0 087 可见 即电流变化明显一些 可见电压表内阻带来的影响 比电流表内阻带来的影响大 故应采取内接法 rx 543 此法测量值偏大 因此选项b正确 答案 b 点评 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值大小 也就是比较与的大小关系 用伏安法测电阻 可接成如图所示的两个电路 当用 a 图的电路测量时 电压表和电流表的示数分别为5v 0 6a 用 b 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 答案 7 83 解析 在 a 图中 电压为ua 5v 在 b 图中 ua ua ub 0 4v 电流表中的电流为ia 0 8a 而ra 0 5 所以r ra 7 83 如右图所示 r1 2 r2 3 滑动变阻器最大值r3 5 则当滑动触头从a滑到b的过程中 安培表示数变化情况如何 解析 设p a间电阻为ra 则混联电路总电阻 上式中分子里两个因式之和为定值 则当2 ra 8 rara 3 时rmax 2 5 imin u rmax 2 52a当ra 0时 r 1 6 i1 u r 3 94ara 5 时 r 2 1 i2 u r 3a故当滑动触头p从a端滑动到b端的过程中 安培表示数变化 从3 94a减小到2 52a再增大到3a 点评 本题切忌不加计算讨论分析 而简单地认为当变阻器的滑动触头在中点时 总电阻最大 事实上两支路的电阻相差最多时 本题中触头在a端时 总电阻最小 两支路的电阻相差最少时 总电阻最大 如图所示 a b间电压恒定 三只灯泡亮度相同 则下列判断正确的是 设它们的电阻分别为r1 r2 r3 a r1 r2 r3b r1 r3 r2c p向下滑时 l1和l3变亮 l2变暗d p向下滑动一段后 l3最亮 l2最暗答案 bcd解析 根据串并联电路的特点 比较各灯泡两端的电压可判 如图所示 一个盒子内装有导线和三个不同阻值的电阻组成电路 三个电阻的阻值分别为r1 2 r2 3 r3 5 电路有四个接线柱引出盒外 顺时针数分别为1 2 3 4 测量知1 2间电阻是0 1 3间电阻是5 1 4间电阻