高中物理 3.4 串联电路和并联电路课件 鲁科版选修31.ppt

第4节串联电路和并联电路 第3章恒定电流 学习目标1 掌握串联电路的特点及电压表的改装原理 2 掌握并联电路的特点及电流表的改装原理 3 知道简单混联电路的处理方法 第3章恒定电流 一 串联电路的分压作用和电压表1 串联电路的两个基本特点 1 在串联电路中 各处的 相等 表达式为 2 串联电路的总电压等于各部分电压 表达式为 电流 i i1 i2 in 之和 u u1 u2 un 3 由串联电路的性质2可知 串联电路中的每一个电阻都要分担一部分电压 电阻越大 它分担的电压就 串联电阻的这种作用就称为串联电路的 作用 4 实验室中常用的电压表就是利用串联电路的 作用 由小量程的 改装而成的 越多 分压 分压 电流计 二 并联电路的分流作用和电流表1 并联电路的两个基本特点 1 并联电路中各支路的 相等 表达式为 2 并联电路的总电流等于各支路电流 表达式为 u u1 u2 un 电压 之和 i i1 i2 in 3 由并联电路的性质2可知 并联电路中的每一个电阻都要分担总电流的一部分 电阻越小 它分担的电流就 并联电阻的这种作用就称为并联电路的 作用 4 实验室中常用的电流表就是利用并联电路的 作用 由 改装而成的 三 混联电路串联之中有 并联之中有 的电路 不管混联电路有多么复杂 大都可以简化为 电路或 电路 越大 分流 分流 电流计 并联 串联 串联 并联 1 串 并联电路的比较 串 并联电路的特点 各处电流相等 i i1 i2 in 总电流等于各支路电流之和 i i1 i2 in 各支路两端电压相等即u u1 u2 un i1r1 i2r2 inrn 即电流分配与电阻成反比 总电阻等于各电阻之和 即r r1 r2 rn 总功率等于各部分消耗功率之和 即p p1 p2 pnp1r1 p2r2 pnrn u2即功率的分配和电阻成反比 一个t形电路如图所示 电路中的电阻r1 10 r2 120 r3 40 另有一测试电源 电动势为100v 内阻忽略不计 则 a 当cd端短路时 ab之间的等效电阻是40 b 当ab端短路时 cd之间的等效电阻是40 c 当ab两端接通测试电源时 cd两端的电压为80vd 当cd两端接通测试电源时 ab两端的电压为80v ac 思路探究 1 cd端短路和ab端短路时 电路结构有哪些不同 2 ab端接电源和cd端接电源时 电路结构有何不同 名师点评串 并联电路的分析技巧 1 总电阻是串联或并联的等效电阻 计算时要分清电路的串 并联关系 2 无论串联电路还是并联电路 电路的总功率是各电阻消耗的功率之和 1 上题中 若在ab之间接一个电动势为40v的电源 在cd之间连接一个理想电流表 则电流表的示数是多少 答案 0 25a 电压表 电流表的改装 u i 分压 分流 有一块满偏电流ig 1ma 线圈电阻rg 100 的小量程电流表 1 把它改装成满偏电压u 10v的电压表 2 把它改装成满偏电流i 0 6a的电流表 请画出电路图 计算有关数据 思路探究 1 电阻的串 并联结构有哪些特点 2 电表改装的基本原理是什么 答案 见解析 2 如图所示 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 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 ac 解析 由电流表原理可知甲为电流表 且r增大时 干路电流减小 量程减小 b正确 乙为电压表且r越大 量程u ig rg r 越大 c正确 1 实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线 分析i u曲线的变化规律 2 实验原理 描绘小灯泡的伏安特性曲线 1 实验原理如图所示 小灯泡的电阻很小 电流表采用外接法 因电压要求从零开始连续变化 故滑动变阻器采用分压式接法 2 以i为纵轴 u为横轴画出小灯泡的i u图线 其伏安特性曲线不是一条直线 3 实验器材小灯泡 4 6v学生电源 滑动变阻器 电压表 电流表 开关 导线 坐标纸 4 实验步骤 1 按实验电路图连接电路 且使滑动变阻器的触头p滑至a端 2 闭合开关 使触头p逐渐向b移动 测出12组左右不同的电压值u和电流值i 并将测量数据填入表格 3 断开开关 拆除电路 整理器材 5 数据处理 1 列表格 将记录的12组u i值记录在表格中 2 描曲线 在如图所示坐标纸上以电流i为纵轴 电压u为横轴建立直角坐标系 描点绘出i u曲线 3 分析规律 分析曲线变化规律 分析曲线不是直线的原因 6 误差分析 1 测量电路存在系统误差 未考虑电压表的分流 造成测得的i值比真实值偏大 2 测量时读数不准 描绘i u图线时作图不准确造成的偶然误差 7 注意事项 1 描绘i u图线要求电压 电流从零开始变化 因此滑动变阻器采用分压接法 2 小灯泡的电阻较小 电流表采用外接法 3 开关闭合前 变阻器滑片移至图中a端 使电压表 电流表的示数为零 4 调节滑片时应注意使电压表的示数不要超过小灯泡的额定电压 5 实验中各组读数要选择均匀 间隔大致相等 作图时两坐标轴的标度要适当 连线时误差较大的点要舍去 要用平滑的曲线而不能画成折线 某同学在做测定小灯泡功率的实验中得到如下一组u和i的数据 1 在图上画出i u图线 2 从图线上可以看出 当功率逐渐增大时 灯丝电阻的变化情况是 3 这表明导体的电阻随温度升高而 开始不变 后来逐渐变大 增大 解析 1 根据u i的数据 在坐标纸上找出对应的点 连成平滑的曲线 即i u图线 2 在i u图线中 任一点斜率倒数即这一状态的电阻值 即r u i 从图线看出斜率越来越小 其倒数越来越大 即灯丝电阻随功率增加而变大 或者说随温度升高而变大 答案 1 见解析 方法总结滑动变阻器分压限流的选取方法 由于限流接法电路简单 耗能低 所以通常采用滑动变阻器的限流接法 但在以下三种情况中 必须选择分压接法 当待测电阻远大于滑动变阻器的最大电阻 且实验要求的电压变化范围较大 或要求测量多组数据 时 必须选用分压电路 若采用限流接法 电路中实际电压 或电流 的最小值仍超过负载电阻或电表的额定值时 只能采用分压接法 要求回路中某部分电路的电流或电压实现从零开始连续调节时 如测定导体的伏安特性 校对改装后的电表等 即大范围内测量时 必须采用分压接法 混联电路的分析技巧实际电路中各元件之间既有串联又有并联 分析该类问题时需要对电路进行简化 弄清它们之间的串 并联关系 简化电路时常常采用以下两种方法 1 电流分支法 先将各节点用字母标出 判定各支路元件中的电流方向 若原电路无电压或电流 可假设在总电路两端加上电压后判定 按电流流向 自左到右将各元件 节点 分支逐一画出 将画出的等效电路图加工整理 2 等势点排列法 将各节点用字母标出 判定各节点电势的高低 对各节点按电势高低自左到右排列 再将各节点间的支路画出 将画出的等效电路图加工整理 范例 如图所示的电路 r1 r2 4 r3 r4 2 uab 6v 求 1 电流表a1和a2的示数 不计电流表的内阻 2 r1与r4两端的电压之比 解析 设a点电势高 b点电势低 可以画出其等效电路如图所示 从图中看出 电流表a1测量的是通过电阻r2 r3的电流 电流表a2测量的是通过电阻r1 r2的电流 答