人教版选修31 第二章第4节　串联电路和并联电路 学案.doc

4串联电路和并联电路1掌握串、并联电路的电流关系和电压关系。2理解并能推导串、并联电路的电阻关系。3理解电表的改装原理。节日用的彩灯，一串串一簇簇，或挂在街道两旁的树上，或挂在装饰物品上，煞是好看。你知道它们用什么作电源吗？和电源又是怎样连接的呢？若其中一串，有一个小灯泡灯丝烧毁，这一串是不是都不亮了？答案：提示：这些装饰用彩灯大多数所使用的电源电压都是220 v。每串小灯泡先串联连接，大约有几十个串在一起，然后把这些串联好的每一串再并联，接在220 v的电源上。若其中一串，有一个小灯泡因灯丝烧毁后，只是坏的不亮，其余的照常发光。原因是，当这个小灯泡烧坏的瞬间，220 v的电压就加在这个坏灯泡的两端，而灯泡内的一个特殊装置将会被击穿导通变成导体，电路重新被接通。1串联电路和并联电路思考：我们在实验室做电学实验用于连接电路的导线都是用多芯铜丝做成的，这是为什么？2电流表和电压表(1)电流表g(表头)：常用的电压表和电流表都是由小量程的_改装而成的。小量程电流表主要有三个参数：电流表的电阻称为_，用字母rg表示；指针偏转到最大刻度时的电流ig叫做_；电流表通过满偏电流时加在它两端的电压ug叫做_，上述三个物理量的关系为：_。(2)电压表和电流表的改装：当把电流表g改装成量程为u的电压表时，应当_一个电阻r，该电阻起_作用，因此叫_电阻，与三个参数间的关系为：_；当把电流表g改装成量程为i的电流表(也叫安培表)时，应当_一个电阻，该电阻起_作用，因此叫做_电阻，与三个参数间的关系为：_。答案：1首尾相连连在一起相等和和等于等于等于思考提示：多芯导线连接电路时，相当于多个相同的电阻并联，使电路中的总电阻变小。2(1)电流表g(表头)内阻满偏电流满偏电压ugigrg (2)串联分压分压uig(rgr)并联分流分流igrg(iig)r1对串、并联电路的理解(1)关于电阻的几个常用推论。串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的电阻。并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻，且小于其中最小的电阻。几个相同的电阻r并联，其总电阻为r总。多个电阻并联时，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小。(2)关于电压和电流的分配关系。串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比即i。并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比。即i1r1i2r2inrni总r总u。2电表的改装与计算3.滑动变阻器的两种接法及其作用类型一 串、并联电路的计算【例1】 两个用电器的额定电压都是6 v，额定电流分别是i10.1 a和i20.3 a。(1)把这两个用电器并联后接在电压为8 v的电路中，要使它们正常工作，应附加多大的电阻？功率至少需多大？(2)如果把它们串联后接在12 v的电路上，要使它们正常工作应该接多大的电阻？功率至少为多大？点拨：(1)两个用电器的额定电压都是6 v，并联后接入6 v的电路上就能正常工作；而今电路的电压是8 v，大于6 v，故应串联一个分压电阻rx，使其分担2 v的电压。(2)两个用电器不能简单地串联，因串联后两个用电器的分压不同，不能均分12 v的电压。解析：(1)电路连接情况如图甲所示。甲ii1i20.1 a0.3 a0.4 arx 5 px0.8 w。乙(2)如图乙所示ixi2i10.3 a0.1 a0.2 a，要使两个用电器都能正常工作，rx的阻值和功率应分别为rx 30 pxixu额0.26 w1.2 w。答案：(1)5 0.8 w(2)30 1.2 w题后反思：用电器正常工作的条件是，加在它们两端的电压必须是额定电压，或通过它们的电流必须是额定电流，若电源电压不满足要求，就要用学过的串并联知识进行电路整合。触类旁通：灯泡的电阻为240 ，额定电压为120 v，应串联一个阻值多大的电阻，才可把灯泡接在220 v的电路中？类型二 电流表的改装【例2】 已知电流表的内阻rg120 ，满偏电流ig3 ma，要把它改装成量程是6 v的电压表，应串联多大的电阻？要把它改装成量程是3 a的电流表，应并联多大的电阻？点拨：电压表是由一只电流计跟一只定值电阻串联而成，串联的电阻起分压作用。改装后的电压表量程不同是因为串联的电阻不同。电流表是由一只电流计跟一只定值电阻并联而成，并联的电阻起分流的作用，并联不同阻值的电阻改装后的量程不同。解析：改装成电压表时应串联一个分压电阻，由欧姆定律得：uig(rgr)分压电阻：rrg 120 1 880 改装成电流表时应并联一个分流电阻，由并联电路两端电压相等得：igrg(iig)r分流电阻：r 0.12 。答案：1 880 0.12 题后反思：改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压，改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流。触类旁通：在例2中，改装后的电压表和电流表的内阻分别是多大？类型三 滑动变阻器“限流”“分压”问题计算【例3】 如图所示，滑动变阻器r1的最大值是200 ，r2r3300 ，a、b两端电压uab8 v。(1)当开关s断开时，移动滑动片p，r2两端可获得的电压的变化范围是多少？(2)当s闭合时，移动滑动片p，r2两端可获得的电压的变化范围又是多少？点拨：先认清开关s断开、闭合时的滑动变阻器的接法，再根据串、并联关系结合滑片位置计算r2获得的电压范围。解析：(1)当s断开时，滑动变阻器r1为限流式接法，r3及r1的下部不接在电路中，当滑动片p在最上端时，r2上获得的电压最大，此时r1接入电路的电阻为零，因此r2最大电压等于uab8 v，当滑动片p在最下端时，r1的全部与r2串联，此时r2上的电压最小，ur2uab4.8 v，所以r2上的电压变化范围为4.88 v。(2)当s闭合时，滑动变阻器r1为分压式接法，当滑动片在最下端时，r2上的电压最小，此时r2与r3并联，再与r1的全部串联，r2与r3的并联电阻r150 ，电压为uuab8 v3.43 v，当滑动片在最上端时，r2上的电压最大等于uab8 v，所以r2上的电压范围为3.438 v。答案：(1)4.88 v(2)3.438 v题后反思：滑动变阻器分压连接比限流连接输出的电压范围大。触类旁通：(1)若当s断开时，在r2两端并联一个内阻不很大的电压表，电压表的示数范围还是4.8 v8 v吗？(2)当s闭合时，若去掉r2，p、c之间断开，把ab间的8 v电压加在pc间，当滑动片移动时，ab间可得到的电压变化范围是多少？答案：触类旁通例1解析：由欧姆定律，小灯泡正常工作时的电流i a0.5 a，串接的电阻阻值rx 200 。答案：200 例2解析：电压表的内阻rvrgr2 000 电流表的内阻ra0.12 。答案：2 000 0.12 例3解析：(1)不再是4.88 v，因电压表与r2并联，当滑动片p在最下端时，rv与r2的并联阻值小于r2，总电阻变小，干路电流变大，r1上的电压变大，并联部分即电压表示数会小于4.8 v，但最大电压仍为滑动片p在最上端时，仍为8 v，读数范围会比原来的范围大。(2)滑动变阻器的滑动片p上方无电流，ap间是等电势的，所以ab间电压不变，始终为8 v。答案：(1)不是，会大于原来的范围(2)始终为8 v1三个阻值都为12 的电阻，它们任意连接、组合，总电阻可能为()。a4 b24 c8 d36 2如图所示为某两个电阻的u-i图象，则两电阻值之比r1r2、把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比p1p2和并联后接入电路时消耗功率之比p1p2分别是()。a212112b211221c121221 d1221123如图所示的甲、乙两个电路，都是由一个灵敏电流计g和一个变阻器r组成，它们之中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是 ()。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增大时量程减小4如图所示的电路中，若ab端为输入端，ab为输出端，并把滑动变阻器的滑动触片置于变阻器的中央，则()。a空载时输出电压b当ab间接上负载r时，输出电压uabcab间的负载r越大，uab越接近dab间的负载r越小，uab越接近d上述说法都不对5由4个电阻连接成的混联电路如图所示。r18 ，r24 ，r36 ，r43 。(1)求a、d之间的总电阻。(2)如果把42 v的电压加在a、d两端，通过每个电阻的电流是多少？答案：1acd共有四种组合，三个串联：总电阻为36 ；三个并联：总电阻为4 ；两个串联再跟第三个并联：总电阻为8 ；两个并联再跟第三个串联，总电阻为18 。2a由u-i图象可知，r1r221；把r1、r2串联接入电路，由pi2r知p1p2r1r221；并联时p1p2r2r112。故a选项正确。3b电压表电阻分压，串联；电流表电阻分流，并联。所以甲表为电流表，乙表为电压表。并联电路电阻大时分流少，所以r增大时量程减小；串联电路电阻大时分压多，所以r增大时量程增大。4abc空载时a、b间的电压为总电压的一半，即uab，故a正确。当ab间接上负载r后，r与变阻器的下半部分并联，并联电阻小于变阻器总阻值的一半，故输出电压uab，但r越大，并联电阻越接近于