高中必修第三册《4串联电路和并联电路》课教学设计-高中物理教案

4串联电路和并联电路

［学习目标］L知道串、并联电路的电流、电阻和电压特点.（重点）2.掌握串、

并联电路的相关计算.（重点）3.了解电流表（表头）的原理，知道什么是满偏电流

和满偏电压.（难点）4.理解表头改装成常用电压表和电流表的原理，会求分压电

阻和分流电阻的阻值.（难点）

自主预习。擢新加

ZIZHUYCXITANXINZHI

一、串、并联电路的特点

串联电路并联电路

总电流等于各支路

各处电流相等：

电流电流之和:

I=Il=l2=-=I,i

/=/1+/2+—+/“_

总电压等于各部分电压之和:各支路两端电压相笠：

电压

U=U\=U2='^=Un

总电阻倒数等于各支路电阻倒

总电阻等于各部分电阻之和：数之和:

总电阻

R=RI+R2+・・・+R”

R—拈+知+…+蜃

二、电流表和电压表

1.表头

小量程的电流表，符号为G.

2.表头的三个参数

满偏电流，八—满偏电压5、内阻根据欧姆定律，三个参数之间的关

系是Ug=

3.改装

（1）电压表改装：测量较大的电压时，将表头上串联一个较大的电阻,就改

装成了电压表.

(2)电流表改装：测量较大的电流时，将表头上并联一个较小的电阻,就改

装成了量程较大的电流表.

l~Q基础自测j~l

1.思考判断(正确的打“，：错误的打“X”)

(1)串联电路的总电阻大于电路中任意电阻.(J)

(2)并联电路的总电阻小于电路中任意电阻.(J)

(3)并联电路中某电阻变大时，总电阻减小.(X)

(4)若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后，增大了原电流表的满偏

电压.(X)

(5)若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后，分流电阻和电流表两

端的电压相等.(J)

2.(多选)把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是()

A.改装的原理是串联电阻有分压作用

B.改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了

C.改装后原电流表自身的电阻也增大了

D.改装后使用时，加在原电流表两端的电压的最大值不变

AD[电流表改装成电压表的原理是串联电路的分压作用，故A正确；电

流表改装成电压表后%、乐小均不变，故R、C错误，D正确.]

3.(多选)电阻拈、&、4串联在电路中.已知Ri=10。、A=5Q,Ri两

端的电压为6V,处两端的电压为12V,贝!1()

A.电路中的电流为0.6A

B.电阻上的阻值为20。

C.三只电阻两端的总电压为21V

D.电阻心两端的电压为4V

ABC[电路中电流/=今=白4=0.64;此阻值为&=华=痣n=2on,

Kl1UIU.O

三只电阻两端的总电压U=/(RI+R2+K3)=21V；电阻用两端的电压

=0.6X5V=3V.]

合作探究。及重康

HEZUOTAZJIUGOZGZHONGNAZI

冷点1

对串字联电路的理解

1.串联电路、并联电路总电阻的比较

串联电路的总电阻K总并联电路的总电阻R总

n个相同电阻R并联，总电阻R总

n个相同电阻R串联，总电阻R总

R

=nR

不同n

点K总大于任一电阻阻值K总小于任一电阻阻值

一个大电阻和一个小电阻串联时，一个大电阻和一个小电阻并联时，

总电阻接近大电阻总电阻接近小电阻

相同多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之

点增大或减小

2.串、并联电路中，电压和电流的分配关系

(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比.

推导：在串联电路中，由于Ui=hRi,Ui=hRitU3=hR3・・・U〃=I〃Rn，I

=h=l2=­=I,lf所以有

R~RiR〃-

(2)并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比.

推导：在并联电路中，Ul=hRifU2=hR2f5=l3RA・Un=I〃R〃,U1=U2

=…=U〃，所以有IiRi=hR2=—=I“R“=I息R总=1/・

［例1］由四个电阻连接成的电路如图所示.Ri=8Q,&=4Q,&=6

刈=3

I\

a,--------Q--LCRid

(1)求a、d之间的总电阻；

(2)如果把42V的电压加在〃、d两端，则通过每个电阻的电流是多少？

思路点拨：(1)分清四个电阻的串、并联关系.

(2)流过心和&的电流与其电阻值成反比.

［解析］(1)由题图可知凡一=丁1|_犬4=6+3。=2Q.

故Rad=Ri+R2+Rcd=^C+4。+2Q=14Q.

U42

(2)由欧姆定律知~=~IAA=3A,

即为通过Ri、心的电流.

设通过4、R4的电流分别为〃、；4,

则由并联电路电压相等，得/34=/小4；

又/3+/4=3A,解得/3=1A,/4=2A.

［答案］见解析

［一题多变］

上例中，如果将1A的电流通过〃、d电路，则每个电阻两端的电压分别是

多少？〃、d之间的总电压是多少？

提示：由C7i=77?i=8V

U2=IR2=4N

U3=U4=/R〃=2V

Uad=Ui+S+U3=14V.

»电方国

解决简单混联电路的方法

(1)准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图.

(2)准确地利用串、并联电路的基本规律、特点.

(3)灵活地选用恰当的物理公式进行计算.

Q针理训练〉

1.如图所示电路，拈=2。，&=3O,4=4。.

(1)如果已知流过电阻Ri的电流Zi=3A,则干路电流多大？

⑵如果己知干路电流/=3A,则流过每个电阻的电流多大？

思路点拨：(1)干路中的电流等于流过三个电阻中的电流之和.

(2)拈、心、A三个电阻两端的电压相等.

⑶根据干路电流和总电阻可求出A、B间电压.

［解析］(1)由欧姆定律得Ri两端的电压

Ui=/iR=3X2V=6V

Ri、及、&并联，三者两端电压应相等，即Ui=U2=S

Ri中的电流为万-=三=

/2=K2JA2A

R3中的电流为/3=京"=7A=1.5A

A3Q

干路中的电流为/=/l+/2+/3=6.5A.

(2)设并联后的总电阻为K,则

1=±.±.±

元一R1十/?2十A

12

所以R—［q。

JLO

并联电路两端的电压为U=IR=3X—V=TTV

JLJJLJ

u既

电流分别为八=而1.38A

u圜

i2=~^~=~r~A=0.92A

_t/=@

h=AML69A.

R3-4

［答案］(1)6.5A(2)1.38A0.92A0.69A

P・点”

电压表和电流表的改装

1.电表的改装分析

小量程的表头G改装成电压表小量程的表头G改装成电流表

VA

内部电路

R的作用分压分流

U=/g(K+4)

扩大量程计UJgRgR出

"n一%=(〃-1)&"LU

算

甘而一。__L

其中〃一^一益感其中

电表的总内nRR*

RN=RV.+RR，-R+Rg

阻

特别提醒

把电流表或电压表接入电路时，对原电路会产生影响，如果这种影响很小

并可以忽略时，电流表或电压表就可以看成理想电表，即认为电流表内阻为零,

电压表内阻无穷大.

2.电表的校对

按图所示的电路对改装后的电表进行校对.校对时注意搞清楚改装后电表

刻度盘每一小格表示多大的数值.

特别揣松

(1)测电压时，电压表由于并联在电路中，使整个电路的电阻减小，内阻越

大，测量时对电路的影响越小.

(2)测电流时，电流表由于串联在电路中，使整个电路的电阻增大，内阻越

小，测量时对电路的影响越小.

【例2】有一电流表G,内阻治=100。，满偏电流益=1111人.

(1)要把它改装成量程为0〜3V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后

电压表的内阻是多大？

(2)要把它改装成量程为。〜0.6A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改

装后电流表的内阻是多大？

［解析］(1)由题意知电流表G的满偏电压

5=1处=0.1V

改装成量程为0〜3V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R的分压

UR=U-A=2・9V

所以分压电阻氏=增=需7。=2900。

fgU.VU1

改装后电压表的内阻Rv=Rg+R=3000C.

(2)改装成量程为。〜0.6A的电流表，当达到满偏时，分流电阻R的分流

^=7-78=0.599A

所以分流电阻R=华20.167。

1R

改装后电流表的内阻AA=/^^0.167C.

於十人

［答案］(1)2900Q3000。(2)0.16700.167£1

1»律陋法

电表改装问题的两点提醒

(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量5、/八%是不

变的，即通过表头的最大电流&并不改变.

(2)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要

把表头G看成一个电阻a即可，切记通过表头的满偏电流4是不变的.

(3)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妁总电流.

金铢对训练.

2.一量程为0.6A的电流表，其刻度盘如图所示，若此电流表的两端并联一

个电阻，其阻值等于该电流表内阻的一半，使其成为一个新的电流表，则图示

的刻度盘上的一个小格表示多少安培？

［解析］设该表内阻为心,并联电阻值为^的分流电阻后，分流电阻承担的

电流为

/述」.6

2

所以改装后的电流表的量程为

/="+4=(1.2+0.6)A=l.8A

i8

所以每一个小格表示/o=言A=0.06A.

JU

［答案］0.06A

"点3

1.电流表的两种接法

内接法外接法

电路J2U

电压表示数UN=UR+

电压表示数UV=UR,

UA>UR,

电流表示数ARVR

误差分析/=/+/>/,

电流表示数IX=IR9

nUvUR

K源=丁〈丁=区N真

R_5£_R重INIR

误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用

R越大5越接近Uv,R氨越

两种电路R越小，"越接近/A,A测越接近R

接近A真，该电路适合测大电

选择条件和该电路适合测小电阻R《Rv

阻R》RA

2.选择内、外接的常用方法

(1)直接比较法：适用于&、RA、Rv的大小大致可以估计，当&》RA时,

采用内接法，当心《取时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法.

(2)公式计算法：

当RX*RAKV(或於第时,用内接法，

当Rx<\jRARV时(或於金),用外接法，

当必=返海时，两种接法效果相同.

(3)试触法：如图所示，把电压表的接线端分别接从。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.

；.-r<S>—

【例3】用伏安法测量某电阻心的阻值，现有实验器材如下：

A.待测电阻Rr：范围在5〜8。，额定电流0.45A

B.电流表Ai：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Vi：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12V

H.导线，开关

为了较准确地测量，并保证器材安全，电流表应选_______,电压表应选

,并画出电路图.

思路点拨：解答本题可按以下思路分析:

(1)根据Rr的额定电流选电流表量程.

(2)根据Rx两端最大电压值选电压表量程.

⑶由&、Rv、RA的大小关系选内外接法.

(4)根据及与变阻器的阻值关系选分压限流接法.

［解析］待测电阻&的额定电流为0.45A,应选电流表A1,额定电压Umax

=0.45X8V=3.6V,应选电压表Vi;由于==3000X0.2=两5

Rx<\jRvR\,因此选用电流表的外接法测电阻；因为电压表Vi量程小于3.6V,

且要较准确地测量，故变阻器A应选择分压式接法，其电路如图所示.

R

［答案］AiVi见解析图

颔钛对1训练.

3.用伏安法测电阻，可采用如图所示的甲、乙两种接法.若所用电压表内

阻为5000。，电流表内阻为0.5

(1)当测量100。左右的电阻时，宜采用(选填“甲”或“乙”)电

路.

(2)现采用乙电路测量某电阻的阻值时，两电表的读数分别为10V、0.5A,

则此电阻的测量值为。，真实值为

［解析］(1NR\R\=N5000X0.5。=50&为大电阻，故电流表采

用内接法误差较小，应用甲电路.

(2)如果采用乙电路，则有：

"='=怒C=20C,

解得%=20.1Q.

［答案］⑴甲(2)2020.1

课堂小结知识脉络

L串、并联电路的特点及电路计算.

物

电流f串联/日2=...=/"=，并联/1+/2+/,+/4+-+/«=/

理

2.电流表、电压表的改装原理与电m电压-*申联Ui+S+…并联Ui=U2=—=U,=U

l电阻

路.⑭

厂含容电路一稳定态的分析

、-混联