串联电路和并联电路.ppt

电阻的串联 并联及其应用 一 认识电路 1 什么是电路的串联 把几个导体元件依次首尾相连的方式 把几个元件的一端连在一起另一端也连在一起 然后把两端接入电路的方式 2 什么是电路的并联 I0 I1 I2 I3 串联电路各处的电流相同 2 并联电路 并联电路的总电流等于各支路的电流之和 二 电流特点 1 串联电路 I0 I1 I2 I3 U U1 U2 U3 三 电压特点 串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和 2 并联电路 1 串联电路 U U1 U2 U3 并联电路的总电压与各支路的电压相等 R1 R2 R3 串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和 总电阻大于任意一个分电阻 三 电阻特点 1 串联电路 讨论 多个电阻串联呢 1 串联电路 2 并联电路 讨论 多个电阻并联呢 并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和 总电阻小于任意一个分电阻 三 电阻特点 串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和 串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和 1 串联电路 2 并联电路 讨论 n个相同电阻 R1 串联或并联 其总电阻R 不同阻值的电阻串联 总电阻与其中最大电阻有何关系 不同阻值的电阻并联 总电阻与其中最小电阻有何关系 并联电路中 某一电阻增大 总电阻如何变 混联电路中 某一电阻增大 总电阻如何变 R1和R2并联后R 若R1远大于R2 R 三 电阻特点 串联电路的特点 1 I I1 I2 I3 U总 U1 U2 U3 R总 R1 R2 R3 总电阻大于任意一个分电阻 四 串并联电路特点 电压与电阻分配成正比 功率与电阻分配成正比 6 P总 P1 P2 P3 并联电路的特点 2 I I1 I2 I3 U U1 U2 U3 I1R1 I2R2 I3R3 IR U P1R1 P2R2 P3R3 PR U2 电压与电阻分配成反比 功率与电阻分配成反比 6 P总 P1 P2 P3 有四盏灯 接入如图的电路中 1和 2的电阻均为484 3和 4的电阻均为1210 把电路接通后 四盏灯的电流之比I1 I2 I3 I4 L1 U L2 L3 L4 7 5 2 7 如图所示电路 当ab两端接入100V电压时 cd两端为20V 当cd两端接入100V电压时 ab两端电压为50V 则R1 R2 R3为 A 4 2 1B 2 1 1C 3 2 1D 以上都不对 R1 R1 R2 R3 R3 a b c d A 100V 20V 40V 40V 100V 50V 25V 25V 2008年高考理综宁夏卷15 15 一个T型电路如图所示 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 13 二 复杂电路的简化 14 1 电路简化的原则 1 无电流的支路化简时可去除 2 等电势的各点化简时可合并 3 理想导线可任意长短 4 常常将理想电压表看成是断路 而将理想电流表看成短路 电压稳定时将电容器等效为断路 2 常用方法 2 等电势法 将电势相同的点看成连接在一起 1 回路法 按电流的流动方向 看各用电器之间是串还是并 15 一 分支法 以图甲为例 第一支线 以A经电阻R1到B 原则上最简便直观的支路为第一支线 第二支线 以A经由电阻R2到C到B 第三支线 以A经电阻R3到D再经R4到B 以上三个支线并联 且C D间接有S 简化图如图乙所示 16 二 等势法 以右图为例 设电势A高B低 由A点开始 与A点等势的点没有 由此向下到C点 E点与C点等势 再向下到D点 F B点与D点等势 其关系依次由下图中的A B C所示 如图所示电路中 R1 20 R2 40 R3 60 R4 20 R5 40 则下列说法正确的是 A 若UAB 140V C D端开路 则UCD 84VB 若UAB 140V C D端开路 则UCD 140VC 若UCD 104V A B端短路 则通过R1的电流为0 6AD 若UCD 104V A B端短路 则通过R3的电流为0 4A R1 R4 R3 R2 R5 A B C D ACD 18 三 电表的改装 2 三个主要参数 内阻 电流计内阻Rg 量程 满偏电流Ig 满偏电压Ug 3 电路图符号 一 电流计 表头 1 作用 测量微小电流和电压 二 电压表 例1 有一个电流表G 内阻Rg 30 满偏电流Ig 1mA 要把它改装为量程为0 3V的电压表 要串联多大的电阻 改装后的电压表内阻多大 在表头串联一个阻值较大的电阻 R串 2 97X103 Rv 3 0K 二 电压表 在表头串联一个阻值较大的电阻 例2 有一个电流表G 内阻Rg 30 满偏电流Ig 1mA 要把把它改装为量程为0 0 6A的电流表 要并联多大的电阻 改装后的电流表内阻多大 三 电流表 在表头上并联一个阻值较小的电阻 R并 0 050 RA 0 050 三 电流表 在表头上并联一个阻值较小的电阻 1 若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V 需要串联电阻的阻值为 2 若要将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A 需要并联的电阻的阻值为 小结 25 注意 改装后的电表与灵敏电流计的表盘是一样的 所以改装后的电表要重新在表盘上标度 例 若要将Ig 3uA的电流表G改装成一个量程为U 15V的电压表V 其表盘相应换成乙图 26 例 若电流表的内阻Rg 1000 满偏电流为Ig 100 A 怎样把它改装成量程为10mA的电流表 解 R IgRg I Ig 0 1 1000 9 9 10 1 或R Rg n 1 1000 99 10 1 27 例 若电流表的内阻Rg 1000 满偏电流Ig 100 A 怎样把它改装成量程为U 3V的电压表 解 Ug IgRg 0 1Vn U Ug 30 R n 1 Rg 29000 29k 一量程为100 A的电流表 内阻为100 表盘刻度均匀 现串联一个9900 的电阻将它改装成电压表 则该电压表的量程是V 用它来测量电压时 表盘指针位置如图所示 此时电压表的读数大小为V 1 0 80 1 0 5 29 四 双量程电压表 如甲 乙图示是一个双量程电压表 Ig 1mA Rg 100 计算R1和R2的阻值 解 甲图Ug IgRg 0 1V n1 30n2 150 R1 n1 1 Rg 2900 R2 n2 1 Rg 14900 乙图同样求出R1 R1 n1 1 Rg 2900 Rg R1 R2 15 1 15k R2 12k 30 如图所示 四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个伏特表 安培表A1的量程大于A2的量程 伏特表V1的量程大于V2的量程 把它们按图接入电路 则安培表A1的读数安培表A2的读数 安培表A1的偏转角安培表A2的偏转角伏特表V1的读数伏特表V2的读数 伏特表V1的偏转角伏特表V2的偏转角 大于等于大于等于 A 两只电表的指针偏转角相同B 两只电表的指针都不偏转C 电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角D 电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角 用两只完全相同的电流表 分别改装成一只量程更大的电流表和一只电压表 将它们串联起来接入电路中 如图所示 此时 C 32 如图所示 电流表A1 0 3A 和A2 0 0 6A 是由两个相同的电流计改装而成 现将这两个电流表并联后接人电路中 闭合开关S 调节滑动变阻器 下列说法中正确的是 A A1 A2的读数之比为1 1B A1 A2的读数之比为5 1C A1 A2的指针偏转角度之比为1 1D A1 A2的指针偏转角度之比为1 5 BC 33 四 限流电路与分压电路 34 1 滑动变阻器的结构如图所示 A B是绕在绝缘桶上的两个端点 C D是金属杆的两个端点 电阻丝上能够与滑片P接触的地方 绝缘漆已被刮去 使滑片P能把金属杆与电阻丝连接起来 2 把A和C接线柱接入电路中 当滑片P由B向A移动时 接入电路的电阻将由大变小 这是为什么 3 你是否可以设计出另外几种连接方案 使滑片P移动时 接入电路的电阻由大变小 滑动变阻器 35 一 滑动变阻器的使用 串联限流电路 并联分压电路 分压器 滑动变阻器的两种主要连接方式 两种接法均可起到调压 限流作用 但调节范围不同 功率损耗也不同 36 1 限流式 限流式电路的特点 1 电压不能从零开始调节 调节范围较小 但电路结构较为简单 2 电能损耗较小 图中变阻器串联在电路中起限流作用 待测电阻Rx的电压可调范围 待测电阻Rx的电流可调范围 37 2 分压式 分压式电路的特点 1 电压可以从零开始调节到电源电动势 调节范围较大 但电路结构较为复杂 2 电能损耗较大 图中变阻器起分压作用 待测电阻Rx的电压可调范围 待测电阻Rx的电流可调范围 38 限流式 分压式 电压可调范围 电能损耗 限流和分压电路的选取 较小 较大 电流可调范围 串 并联关系不同 39 限流和分压电路的选取 限流式 分压式 电路 说明 1 限流电路耗能小 电路简单 在安全前提下应优先考虑 2 三种情况下必须采用分压接法 1 要求电压从零开始连续变化 2 电路允许的最大电流很小 3 滑动变阻器的电阻远小于待测电阻 40 五 电阻的测量 用电压表测出电阻两端的电压U 用电流表测出通过电阻的电流I 利用部分电路欧姆定律可以算出电阻的阻值R 1 伏安法 2 伏安法测电阻的两种电路 电流表接在电压表两接线柱外侧 通常叫 外接法 电流表接在电压表两接线柱内侧 通常叫 内接法 因为电流表 电压表分别有分压 分流作用 因此两种方法测量电阻都有误差 3 伏安法测电阻的误差分析 电流表外接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏小 适于测量小阻值电阻 说明 误差来源于电压表的分流 分流越小 误差越小 所以该电路适合测量小电阻 即 3 伏安法测电阻的误差分析 电流表内接法 电压表示数 电流表示数 测量值偏大 适于测量大阻值电阻 说明 误差来源于电流表的分压 分压越少 误差越小 所以该电路适合测量大电阻 即 45 外接法 内接法 误差来源 测量条件 适合测量大电阻 适合测量小电阻 伏安法测电阻 A表不准 V表分流 V表不准 A表分压 外小内大 电路图 两种电路 外接法 小外偏小 内接法 大内偏大 4 伏安法测电阻电路选择 1 若已知待测电阻的大约值 电流表的内阻和电压表的内阻 则 2 若不知待测电阻的大约值 电流表的内阻和电压表的内阻 则用试接法 47 按图接好电路 让电压表的一根接线柱固定接好 另一接线柱P先后与a b处接触下 若电压表的示数变化较大 而电流变的示数变化较小 若电流表的示数变化较大 而电压变的示数变化较小 则用外接法 则用内接法 P a b 48 1 现在想用伏安法测电阻 若伏特表 电流表 电阻的阻值 估计值 为以下值 选择哪种接法 1 RV 20000 RA 1 R 30 2 RV 5000 RA 0 1 R 200 电流表外接法 电流表内接法 如图所示电流表和电压表的读数分别为10V和0 1A 电压表内阻为500 那么待测电阻R的测量值比真实值 测量值为 真实值为 小 100 125 一个未知电阻 无法估计其电阻值 某同学用伏安法测量此电阻 用如图 a b 两种电路各测一次 用 a 图所测数据为3 0V 3 0mA 用 b 图测得的数据是2 9V 4 0mA 由此可知 用图测得Rx的误差较小 测量值Rx a 1000 51 试验 利用 伏安法 测导体的电阻 三 实验步骤 1 器材的选择 2 试验电路的选择 外小内大 3 控制电路的选择 能限则限 当限流法三个无法时选分压 52 试验 利用 伏安法 测导体的电阻 4 电路的连接 1 使用限流法实物连图步骤 被测电路 步骤 1 2 3 注意1 表的正负勿接反 量程勿接错 2 滑动变阻器在电路接通前应将滑片滑在位置 以保护电路 53 试验 利用 伏安法 测导体的电阻 4 电路的连接 2 使用分压法实物连图步骤 步骤 1 2 3 注意1 表的正负勿接反 量程勿接错 2 滑动变阻器在电路接通前应将滑片滑在位置 以保护电路 54 试验 利用 伏安法 测导体的电阻 考题举例 例1 测一个阻值约为25k 的电阻 备有下列器材 A 电流表 量程100 A 内阻2k B 电流表 量程700 A 内阻300 C 电压表 量程15V 内阻100k D 电压表 量程50V 内阻500k E 直流稳压电源 电动势15V 允许最大电流1A F 滑动变阻器 最大电阻1k 额定功率1W G 电键 导线若干 1 电流表应选 电压表应选 2 画出测量Rx的原理图 解析 当滑动变阻器滑至0时 电路有最大的电流 B C 伏安法测电阻实验举例 55 试验 利用 伏安法 测导体的电阻 考题举例 伏安法测电阻实验举例 依据 故 电流表应选择内接 滑动变阻器相对于待测电阻而言太小 若采用限流法 将无法控制电路 故滑动变阻器采用分压式电路 用伏安法测量某电阻Rx的阻值 现有实验器材如下 A 待测电阻Rx 范围在5 8 额定功率1WB 电流表A1 量程0 0 6A 内阻0 2 C 电流表A2 量程0 3A 内阻0 05 D 电压表V1 量程0 3V 内阻3K E 电压表V2 量程0 15V 内阻15K F 滑动变阻器R 0 100 G 蓄电池 电动势12VH 导线 电键 为了较准确的测量 并保证器材安全 电流表应选 电压表应选 并画出电路图 由 Rx知 应选外接法 先确定测量电路 额定电流Im 0 45A 应选电流表A1 额定电压Um 2 8V 应选电压表V1 由R 100 10Rx知 应选择限流式电路 再确定控制电路 其电路图如图所示 分析 58 高中物理选修3 1 试验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 59 试验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 一 实验目的 1 描绘小电珠的伏安特性曲线 2 分析伏安特性曲线的变化规律 三 实验仪器 小电珠 4V 0 7A 或 3 8V 0 3A 4V 6V学生电源 滑动变阻器 电压表 电流表 开关 导线若干 坐标纸 铅笔 二 实验原理 用测出流过小电珠的电流 用测出小电珠两端的电压 测出多组 U I 值 在坐标系中描出各对应点 用一条将这些点连结起来 就得到小电珠的伏安特性曲线 60 试验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 四 实验步骤 1 确定电流表 电压表的量程 采用电流表法 滑动变阻器采用式接法 按右图的原理图连接好实验电路 2 把滑动变阻器的滑动片调节到使接入测量电路中的最小的位置 图中最左端 接线经检查无误后 闭合开关S 3 移动滑动变阻器触头位置 测出12组左右不同的电压值U和电流值I 并将测量数据填入如图所示的表格中 断开开关S 4 在坐标纸上以U为横轴 以I为纵轴 建立坐标系 在坐标系内描出各组数据所对应的点 将描出的点用平滑的曲线连结起来 就得到小电珠的伏安特性曲线 5 拆除电路 整理仪器 61 试验 描绘小灯泡的伏安特性曲线 五 注意事项 1 本实验要作I U图线 要求测出一组包括零在内的电压 电流值 因此滑动变阻器应采用分压式接法 2 由