2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 第4节 串联电路和并联电路课件 新人教版选修3-1

第4节串联电路和并联电路自主学习课堂探究课堂达标自主学习学习目标1.知道串联电路和并联电路中电流、电压的关系。2.会推导串联电路和并联电路的总电阻公式,并会用来进行有关计算。3.知道表头在电路中相当于一个电阻,知道满偏电流、满偏电压及其关系。4.了解电压表和电流表的电路结构,理解将表头改装成电压表和大量程电流表的原理。电路名称串联电路并联电路电流各处电流相等,I1=总电流等于各支路电流之和,I=电压总电压等于各部分电压,U=U1+U2+…+Un各支路两端电压,即U=U1=U2=…=Un电阻总电阻等于各电阻之和,即R总=R1+R2+…+Rn总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和,即1R总=11R+21R+…+1nR教材提炼一、串联、并联电路的特点I2=…=InI1+I2+…+In之和相等二、电压表和电流表1.小量程的电流表G(表头)的三个参数:内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug。三个参数之间的关系是Ug=。IgRg2.改装(1)电压表改装:将表头一个电阻,改装成电压表。串联(2)电流表改装:将表头一个电阻,改装成量程较大的电流表。并联自我反馈1.已知通过三个并联支路的电流之比是I1∶I2∶I3=1∶2∶3,则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为()A.1∶2∶3B.3∶2∶1C.2∶3∶6D.6∶3∶2解析:在并联电路中,各支路电压都相等,电流的分配与各支路电阻成反比,所以有R1∶R2=I2∶I1=2∶1,R2∶R3=I3∶I2=3∶2,即R1∶R2∶R3=6∶3∶2,故选D。D2.如图所示,有三个电阻,已知R1∶R2∶R3=1∶3∶6,则电路工作时,电压U1∶U2为()A.1∶2B.1∶3C.1∶6D.1∶9A解析:电路结构为R2与R3并联,再与R1串联。R23=2323+RRRR,U1∶U2=R1∶2323+RRRR=1∶2,A正确。3.三个电阻R1,R2,R3按如图所示连接,已知R1R2R3,则哪两点间的电阻最小()A.A与B两点间B.A与C两点间C.B与C两点间D.无法判断解析:A,B间电阻RABR2,A,C间电阻RACR3,B,C间电阻RBCR1,又由于R1R2R3,所以A,C间电阻最小,选项B正确,A,C,D错误。B课堂探究要点突破【例1】(2018·浙江绍兴诊断性考试)四个灯泡接成如图所示的电路,其中a,c灯泡的规格为“220V40W”,b,d灯泡的规格为“220V100W”。在电场两端加电压U以后,四个灯泡实际消耗的功率大小排序正确的是(各个灯泡的实际功率都不超过它的额定功率)()A.PaPbPcPdB.PaPdPbPcC.PaPbPdPcD.PbPcPaPdB要点一对串、并联电路的理解及应用解析:根据P=2UR可知,Ra=Rc=1210Ω,Rb=Rd=484Ω,根据串联电路特点Ia=Id,所以PaPd,Ub=Uc所以PbPc。由于RaRbc,所以UaUdUbc因此PaPc,PdPb,综上所述PaPdPbPc。误区警示求解电阻时应注意的问题(1)明确无论串联还是并联,若某一支路的电阻增大(或减小),则总电阻也随之增大(或减小)。(2)并联电路中电流与电阻的反比关系是I1R1=I2R2=I3R3,但一定注意不能将上式错误地写成I1∶I2∶I3=R3∶R2∶R1。针对训练1:R1=10Ω,R2=20Ω,R1允许通过的最大电流为1.5A,R2两端允许加的最大电压为10V。若将它们串联,加在电路两端的最大电压可以是()A.45VB.5VC.25VD.15VD解析:本题中R1,R2串联,R1允许通过的最大电流为1.5A,经计算,R2允许通过的最大电流仅为0.5A,则通过串联电路的最大电流以最小的为准,从而求得加在电路两端的最大电压是15V,故选D。要点二【例2】(2018·浙江温州十五校联合体期末)电流表的内阻是Rg=200Ω,满刻度电流值是Ig=600μA,现欲把此电流表改装成量程为3.0V的电压表,正确的方法是(填串联或并联)一个Ω的电阻。电表的改装解析:把电流表改装成3V的电压表需要串联分压电阻,分压电阻阻值为R=RgUI-Rg=6360010Ω-200Ω=4800Ω.答案:串联4800规律方法电表改装的实质改装后的电压表或电流表,虽然量程扩大了,但通过电流表的最大电流或加在电流表两端的最大电压仍为电流表的满偏电流Ig或满偏电压Ug,只是由于串联电路的分压及并联电路的分流使表的量程扩大了。针对训练2:有一电流表G,内阻Rg=10Ω,满偏电流Ig=3mA。(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?解析:(1)由题意知电流表G的满偏电压Ug=IgRg=0.03V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-Ug=2.97V所以分压电阻R=RgUI=2.970.003Ω=990Ω改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1000Ω。答案:见解析(2)要把它改装成量程为0～0.6A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:(2)改装成量程为0～0.6A的电流表,当达到满偏时,分流电阻R'的分流IR'=I-Ig=0.597A所以分流电阻R'=gRUI≈0.05Ω改装后电流表的内阻RA=ggRRRR≈0.05Ω。答案:见解析教材探究教材P50“思考与讨论”中,如何证明若干个不同电阻并联的总电阻小于其中最小的电阻?答案:设总电阻为R,最小电阻为Rmin,其他电阻为R1,R2,…,Rn,由并联关系有1R=min1R+11R+21R+…+1nR,则有1Rmin1R,所以RRmin。课堂达标1.电流表的内阻是Rg=200Ω,满刻度电流值是Ig=500μA,现欲把此电流表改装成量程为1V的电压表,正确的方法是()A.应串联一个0.1Ω的电阻B.应并联一个0.1Ω的电阻C.应串联一个1800Ω的电阻D.应并联一个1800Ω的电阻C解析:电流表改装成电压表,应串联电阻。电阻两端的电压U'=U-Ug=1V-200×500×10-6V=0.9V,串联的电阻阻值为R=gUI=1800Ω。2.把表头G改装成大量程电流表时,下列说法正确的是()A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流B.改装成电流表后,表头G本身允许加的电压增大了C.改装后,表头G自身的电阻减小了D.改装后使用时,表头G本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了解析:把表头G改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整个并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各特征量都不变,故D对,A,B,C错.D3.两只电压表V1和V2是由完全相同的两个电流计改装成的,V1表的量程是5V,V2表的量程是15V,把它们串联起来接入电路中。则()A.它们的示数相等,指针偏转角度也相等B.它们的示数之比为1∶3.指针偏转角度相等C.它们的示数相等,指针偏转角度之比为1∶3D.它们的示数之比、指针偏转角度之比均为1∶3B解析:由题意可知,两个电压表是两个相同的电流计改装而成,量程之比为1∶3,则内阻之比也为1∶3,当串联接入电路时,通过两电表的电流相同,指针偏转角度相等,但电表的示数不同且为1∶3的关系,故选项B正确。4.(2018·浙江诸暨中学第二阶段考试)如图为分压器,加在R1两端的电压为9V,滑动触头C位于R1中点,已知R2=12R1,则R2两端的电压是()A.6VB.4.5VC.3VD.7.5VC解析:由题意可知,触头C滑至R1的中点,变阻器下半部分电阻为12R1,下半部分电阻与R2并联的阻值为R并=12121212RRRR=111111221122RRRR=14R1,则R2两端的电压为UR2=112RRR并并U=111141142RRR×9V=3V,故选项C正确,A,B,D错误。