高中物理 第2章 第4节 串联电路和并联电路同步辅导与检测课件 新人教版选修31.ppt

第4节串联电路和并联电路 恒定电流 鸟儿可以自由自在地栖息在高压电线上而不会遭电击 这是为什么 一些被食蛇鸟捕获的蛇从高空掉下来 刚好落到两条高压线上 蛇会触电死亡 而且还容易引发线路故障 这又是怎么回事 原因是鸟儿栖息在高压线的一根电线上 没有构成回路 也就无电流从它们的身体流过 所以不会触电 被食蛇鸟捕获的蛇从高空掉下来 刚好落到两条高压线上时 蛇身与两条高压线就构成了电流的通路 有电流从蛇的身体流过 因此蛇会触电死亡 有时可能形成短路或部分短路 由于电压很高 电路中有极强的电流通过 将保险丝烧断 引发线路故障 1 串联电路各处的电流 并联电路的总电流等于 2 串联电路两端的总电压等于 并联电路的总电压与各支路电压 3 串联电路的总电阻等于 并联电路总电阻的倒数 答案 1 相等各支路电流之和2 各部分电路电压之和相等3 各部分电路电阻之和等于各支路电阻的倒数之和 4 小量程的电流表g要改装成量程较大的电压表时需 联一个电阻 要改装成量程较大的电流表时需 联一个电阻 电流表g的电阻rg叫电流表的 指针偏转到最大刻度时的电流ig叫做 此时加在它两端的电压ug叫做 由欧姆定律可知ug 答案 串并内阻满偏电流满偏电压igrg 一 串联电路与并联电路1 在串联电路里 电流处处相等 如下图所示 由欧姆定律知故串联电路各电阻分得的电压与阻值成正比 2 在并联电路里 各支路两端的电压相等 如下图所示 由欧姆定律可知i1r1 i2r2 即故两个并联电阻分得的电流与阻值成反比 注意 当三个电阻r1 r2 r3并联时通过三个电阻的电流之比i1 i2 i3 r3 r2 r1 而是 3 串联和并联的总电阻是串联和并联的等效电阻 电阻r的作用效果与r1 r2串联使用或并联使用时对电路的效果相同 即在相同的电压下 有相同的电流 若时间再相等 应产生相同的热量 关于电阻并联的总电阻的公式 应注意以下几个方面 1 几个相同的电阻并联 总电阻为一个电阻的几分之一 2 若几个不同的电阻并联 总电阻小于其中最小的一个电阻 3 当一个很大的电阻与一个很小的电阻并联时 总电阻接近于小电阻 4 若并联的支路增多时 总电阻将减小 5 若某一支路的电阻增大 则总电阻也随之增大 电阻r1的阻值为6 与电阻r2并联后接入电路中 通过它们的电流之比i1 i2 2 3 则r2的阻值和总电阻的阻值分别是 a 4 2 4 b 4 3 6 c 9 3 6 d 9 4 5 解析 由并联电路特点知r1i1 r2i2 所以故选项a正确 答案 a 变式迁移 1 下图电路中的4个电阻都一样 如果用一根导线把a和b两点连接起来 问 1 是否有电流通过这根导线 2 通过每个电阻的电流是否发生变化 3 从电池流出的电流是否发生变化 4 每个电阻两端的电压是否发生变化 解析 连接后的等效电路如下图所示 1 由于4个电阻的对称性 a和b两点的电势应该相等 因此 用一根导线把a和b两点连接起来 没有电流通过这根导线 仍然可以用题目中图来分析电路 2 通过每个电阻的电流不发生变化 均可用u 2r表示 其中u表示电源两端的电压 不考虑线路电阻 以下同 3 从电池流出的电流不发生变化 均可用u r表示 4 每个电阻两端的电压不发生变化 均可用u 2表示 答案 见解析 二 电表的改装1 小量程电流表g 表头 1 主要部分 永久磁铁和可转动的线圈 2 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成正比 3 表头三个主要参数 内阻rg 小量程电流表g的电阻 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 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 电流表g改装成电压表电流表改装成电压表的原理 将电流表的示数根据欧姆定律ug igrg换算成电压值 可直接用于测电压 只是量程ug很小 如果给小量程电流表串联一个分压电阻 就可以用来量度较大的电压 因此电压表就是一个串联了分压电阻的电流表 如右图所示 3 电流表g改装成大量程电流表 1 电流表改装的原理 给小量程电流表并联一个分流电阻 就可以用来量度较大的电流 即扩大了电流表的量程 如右图所示 4 理想电压表和理想电流表由改装后电压表的分压电阻r n 1 rg 可知电压表量程越大 其分压电阻越大 电压表内阻rv越大 通常不做特别说明 都认为电压表内阻无穷大 由改装后的电流表的分流电阻可知 电流表的量程越大 其分流电阻越小 电流表的内阻越小 通常不做特别说明 都认为电流表的内阻为零 这就是我们通常所讲的理想电压表和理想电流表 画等效电路时 把电流表视为短路 而把电压表视为断路 电表的选用原则 选用电流表 电压表时应使所测的电流 电压最大值不超过电表的量程 同时为减小误差 最好是待测值接近电表量程的以上 如右图所示为一双量程电压表的示意图 已知电流表g的量程为0 100 a 内阻为600 则图中串联的分压电阻r1 r2 变式迁移 2 一个电流表的电阻ra为0 18 最大量程为10a 刻度盘分为100个刻度 现将其最大量程扩大为100a 需 联一个 的电阻 此时刻度盘每个刻度表示 a 新的电流表的内阻为 解析 扩大电流表的量程需并联电阻 答案 并0 0210 018 三 滑动变阻器的两种接法1 滑动变阻器的两种接法 1 限流电路如右图所示 其中滑动变阻器的作用是用来控制电路中的电流 移动滑动变阻器的滑动片p可以改变连入电路中的阻值 从而控制负载r中的电流大小 右图中滑动触头滑至b端时 连入电路中的电阻值为最大值 此时电流最小 因此 在一些具体电路中 在闭合电键前 应使p移至b端 2 分压电路如右图所示 其中滑动变阻器的作用是来调节负载r上的电压 由电路分析可知 连接方式为ap间的电阻与r并联 然后与pb间的电阻串联 因此当滑动触头由a向b移动时 加在r上的电压渐渐增大 所以 在一些具体电路中 在闭合电键之前 应使p移至a端 此时r上的电压为零 2 两种接法的选择通常变阻器以限流接法为主 但在下列三种情况下 必须选择分压连接方式 1 题目所提供的实验仪器最大允许电流 电压不够 2 变阻器电阻远小于被测电阻或电路中串联的其他电阻阻值 在变阻器电阻远小于被测电阻时 采用限流式接法 即使变阻器从一端滑至另一端 电路中电流变化仍极小 此时应用分压接法 3 要求回路中某部分电路的电压从零开始可连续变化 应采用分压接法 注意 限流式接法电压调节范围较小 而分压式接法电压调节范围较大 滑动变阻器接入电路时 金属杆的两个端点不能同时接入电路 否则电流由金属杆流过而短路 在限流电路中 一般变阻器上 下各有一个接线柱接入电路 分压电路中变阻器上电阻丝两端的接线柱同时接入电路 而金属杆两端的接线柱只能有一个接入电路 滑动变阻器的限流接法 如下图所示 试讨论r上的电流和电压的调节范围 答案 变式迁移 3 滑动变阻器的分压接法 如右图所示 试分析r上的电流和电压调节范围 答案 四 伏安法测电阻1 原理 依据欧姆定律 测出待测电阻两端电压u和流过电阻的电流i 由就可算出电阻的阻值 由于电压表 电流表本身具有内阻 接入电路测量时也不可避免改变了被测电路中的电压和电流 给测量带来了误差 为了减小这种误差 电压表和电流表的位置有两种接法 电流表内接法和外接法 2 电流表内接法如右图所示即为电流表的内接法 设电压表和电流表的内阻分别为rv和ra 1 r测 ra rx rx 测量值大于真实值 2 因为电流表内阻的分压作用引起系统误差 要减小系统误差 应满足rx ra 3 电流表外接法如右图所示即为电流表的外接法 1 测量值小于真实值 2 因为电压表内阻的分流作用引起系统误差 要减小系统误差 应满足rx rv 4 伏安法测电阻时 电表的接法要视待测电阻rx与ra和rv的阻值关系来定 一般地说 当rx ra时 应采取内接法 当rx rv 应采取外接法 对用伏安法测电阻电路的选择及误差可总结为 大内偏大 小外偏小 即大电阻采取内接法 比真实值偏大 小电阻采取外接法 比真实值偏小 下图画出了用电压表 电流表测量导体电阻的两种电路图 图中电压表的内阻为1k 电流表内阻为0 1 被测导体r的真实电阻为87 4 测量时 把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值 如果不考虑实验操作中的偶然误差 按甲 乙两种电路进行实验 得到的电阻测量值各是什么 你能从中得到什么结论 解析 在甲电路中 电阻r两端电压测量值是准确的 但电流表 的读数是通过电阻r和电压表 v的电流之和 即电流的测量值大于流过电阻r的真实值 测量值为r与rv的并联值 且在乙电路中 流过电阻r的电流是准确的 但电压表的读数大于r两端的电压 测量值实际上是r与ra的和 r测 r ra 87 4 0 1 87 5 由于电压表和电流表内阻的影响 使两种接法中均存在系统误差 甲图中测量值小于真实值 乙图中测量值大于真实值 但相比较而言 乙图接法的测量误差较小 答案 见解析 变式迁移 4 用经过校准的三只不同量程的电压表分别测量如右图电路中r2两端的电压 测得的结果分别为4