2019-2020学年高中物理 第二章 5 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第二章恒定电流1.知道串联电路的特点和性质，理解串联分压的原理．2.知道并联电路的特点和性质，理解并联分流的原理．3.知道常用电压表和电流表是由小量程的电流表改装而成．4.知道满偏电流、满偏电压、表头内阻等概念；理解电压表和电流表的改装原理，知道改装方法．(重点＋难点)5.知道安培表的内、外接法和滑动变阻器的分压、限流接法．(重点)第二章恒定电流【基础梳理】一、串联电路和并联电路1．串联和并联(1)串联：把几个导体依次________相连，接入电路，这样的连接方式叫做串联．(2)并联：把几个导体的一端连在一起，另一端也连在一起，然后把这两端接入电路，这样的连接方式叫做并联．首尾2．串联电路和并联电路的电流(1)串联电路各处的电流________，即I＝________________．(2)并联电路的总电流等于各支路电流________，即I＝________________．3．串联电路和并联电路的电压(1)串联电路两端的总电压等于各部分电路电压________，即U＝________________________．(2)并联电路的总电压与各支路电压________，即U＝________________________．相等I1＝I2＝…＝In之和I1＋I2＋…＋In之和U1＋U2＋…＋Un相等U1＝U2＝…＝Un4．串联电路和并联电路的电阻(1)串联电路的总电阻等于各部分电路电阻________，即R＝________________________．(2)并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数________，即________________________．之和R1＋R2＋…＋Rn之和1R＝1R1＋1R2＋…＋1Rn二、电压表和电流表1．常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的．小量程电流表G(表头)的三个参数：(1)电流表的内阻：电流表G的电阻Rg叫做电流表的内阻．(2)满偏电流：指针偏转到________________时的电流Ig叫做满偏电流．(3)满偏电压：电流表G通过________________时，加在它两端的电压Ug叫做满偏电压．2．改装原理(1)改装为电压表：将表头________一个电阻．(2)改装为电流表：将表头________一个电阻.最大刻度满偏电流串联并联【自我检测】判断正误(1)多个电阻串联时，其中任一电阻增大，总电阻也随之增大；多个电阻并联时，其中任一电阻增大，总电阻将减小．()(2)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比，并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比．()(3)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．()(4)测量较大的电流时，将表头上并联一个较大的电阻，就改装成了量程较大的电流表．()(5)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，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．()提示：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√探究思考实验室中的电压表和电流表都是由小量程的电流表G(表头)改装而成的，它们往往都有两个量程，可以根据需要测量不同大小的电压和电流．试讨论：(1)将小量程的电流表改装成电压表是并联电阻还是串联电阻？若改装成量程为U的电压表，应串联的电阻为多大？提示：根据串联电阻的分压作用，应串联电阻．由U＝Ig(Rg＋R)得，R＝UIg－Rg.(2)将小量程的电流表改装成较大量程的电流表是并联电阻还是串联电阻？若改装成量程为I的电流表，应并联多大的电阻？提示：根据并联电阻的分流作用，应并联电阻．由IgRg＝(I－Ig)R，得R＝IgRgI－Ig.对串、并联电路的分析和计算1．关于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们的阻值成正比．(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．2．串、并联电路总电阻的比较串联电路的总电阻R总并联电路的总电阻R总不同点n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nRn个相同电阻R并联，总电阻R总＝RnR总大于任一电阻阻值R总小于任一电阻阻值一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻接近大电阻一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻相同点多个电阻无论串联还是并联，其中任一电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小如图所示的电路中，R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω.(1)求电路中的总电阻．(2)加在电路两端的电压U＝42V时，通过每个电阻的电流是多少？[思路点拨]在串、并联电路的有关计算中，首先要明确各电阻的串、并联关系，然后再结合串、并联电路的特点及电流、电压分配规律和欧姆定律列式计算．[解析](1)R3、R4并联后的电阻为R34，则R34＝R3R4R3＋R4＝6×36＋3Ω＝2ΩR1、R2和R34串联，电路的总电阻R＝R1＋R2＋R34＝14Ω.(2)根据欧姆定律I＝UR得电路中的总电流I＝3A由于R1、R2串联在干路上，故通过R1、R2的电流都是3A.设通过R3、R4的电流分别为I3、I4，由并联电路的特点得I3＋I4＝3A，I3I4＝R4R3＝12解得I3＝1A，I4＝2A.[答案](1)14Ω(2)I1＝I2＝3AI3＝1AI4＝2A【题组过关】1．(2019·厦门高二期中)如图所示的电路中，R1＝1Ω，R2＝2Ω，R3＝3Ω，那么通过电阻R1、R2的电流强度之比I1∶I2为()A．1∶2B．3∶2C．2∶1D．3∶1解析：选C.由图看出，电阻R1与R2并联，电压相等，即U1＝U2.根据欧姆定律U＝IR得知，I1∶I2＝R2∶R1＝2∶1，故C正确，A、B、D错误．2.如图所示的电路中，R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝4Ω.(1)电路的总电阻是多少？(2)若流过电阻R1的电流I1＝3A，则通过R2、R3的电流分别为多少？干路电流为多少？解析：(1)根据并联电路的特点电路中1R总＝1R1＋1R2＋1R3所以R总＝1213Ω.(2)由于I1R1＝I2R2＝I3R3所以I2＝2A，I3＝1.5A干路电流I＝I1＋I2＋I3＝(3＋2＋1.5)A＝6.5A.答案：(1)1213Ω(2)2A1.5A6.5A电表的改装1．表头的满偏电压和满偏电流一般都很小，测量较大的电压时要串联一个电阻把它改装成电压表；测量较大的电流时则要并联一个电阻，把小量程的电流表改装成大量程的电流表．2．电流表和电压表的改装分析对比表改装电压表V改装电流表A所用表头小量程的表头G(Ig，Rg)小量程的表头G(Ig，Rg)改装后的内部电路改装电压表V改装电流表A扩大后量程U＝Ig(R＋Rg)I＝Ig＋IgRgRR的作用分压分流R的数值R＝UIg－Rg或R＝(n－1)Rgn＝UUgR＝IgRgI－Ig或R＝Rgn－1n＝IIg电表的总内阻RV＝Rg＋R或RV＝UIgRA＝RRgR＋Rg或RA＝IgRgI共性Ug、Ig、Rg始终不变命题视角1电压表的改装如图所示，表头的内阻Rg＝10Ω，满偏电流Ig＝3mA，若要改装成0～3V和0～15V两个量程的电压表，R1和R2的值各为多少？[思路点拨]计算满偏电压→串联电阻分担的电压→由欧姆定律计算电阻[解析]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R1分担的电压UR1＝U1－Ug＝2.97V所以分压电阻阻值R1＝UR1Ig＝2.970.003Ω＝990Ω改装成量程为0～15V的电压表，当达到满偏时，分压电阻R2分担的电压UR2＝U2－UR1－Ug＝12V所以分压电阻阻值R2＝UR2Ig＝120.003Ω＝4000Ω.[答案]990Ω4000Ω命题视角2电流表的改装有一电流表G，内阻Rg＝10Ω，满偏电流Ig＝3mA.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？[思路点拨][解析]由题意知电流表G的满偏电压Ug＝IgRg＝0.03V改装成量程为0～0.6A的电流表，当达到满偏时，分流电阻R的电流IR＝I－Ig＝0.597A所以分流电阻R＝UgIR≈0.05Ω改装后电流表的内阻RA＝RgRRg＋R≈0.05Ω.[答案]0.05Ω0.05Ω(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig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Rg即可，切记通过表头的满偏电流Ig是不变的．(3)电压表的测量值是新改装后的电压表内阻Rg与R串两端的电压之和，电流表的测量值是通过新改装后的电流表Rg与R并的电流之和．【题组过关】1．(2019·重庆校级月考)如图所示的电路，是用一个灵敏电流计G和一个变阻箱R改装的量程更大的电表，下列判断正确的是()A．改装成了电流表，R减小时量程增大B．改装成了电流表，R增大时量程增大C．改装成了电压表，R减小时量程增大D．改装成了电压表，R增大时量程增大解析：选A.改装成了电流表，R减小时电流表量程增大，R增大时电流表量程减小，故A正确，B错误；把电流计改装成电压表应给电流计串联一个分压电阻，串联电阻越大，电压表量程越大，由图示电路图可知，电流计与电阻R并联，改装后电压表量程不变，故C、D错误．2．有一只满偏电流Ig＝5mA、内阻Rg＝400Ω的电流表G.若把它改装成量程为10V的电压表，应________联一个________Ω的分压电阻，该电压表的内阻为________Ω；若把它改装成量程为3A的电流表，应________联一个________Ω的分流电阻，该电流表的内阻为________Ω.解析：改装成电压表时应串联一个分压电阻．由欧姆定律得U＝Ig(Rg＋R2)，分压电阻R2＝UIg－Rg＝105×10－3Ω－400Ω＝1600Ω，该电压表内阻RV＝Rg＋R2＝2000Ω.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＝(I－Ig)R1.分流电阻R1＝IgI－IgRg＝5×10－3×4003－5×10－3Ω≈0.668Ω.该电流表内阻RA＝R1RgR1＋Rg＝IgRgI≈0.667Ω.答案：串16002000并0.6680.667伏安法测电阻1．伏安法测电阻原理欧姆定律给了我们测量电阻的一种方法，由R＝UI可知，用电压表测出电阻两端的电压，用电流表测出通过电阻的电流，就可求出待测电阻的阻值．2．电流表的两种接法内接法外接法电路误差分析电压表示数UV＝UR＋UAUR电流表示数IA＝IRR测＝UVIAURIR＝R真电压表示数UV＝UR电流表示数IA＝IR＋IVIRR测＝UVIAURIR＝R真误差来源电流表的分压作用电压表的分流作用3.电流表两种接法的选择(1)直接比较法：适用于Rx、RA、RV的大小可以估计的情况，当Rx≫RA时，采用内接法；当Rx≪RV时，采用外接法，即大电阻用内接法，小电阻用外接法，可记忆为“大内小外”．(2)公式计算法当Rx＞RARV时，用电流表内接法；当Rx＜RARV时，用电流表外接法；当Rx＝RARV时，两种接法效果相同．(3)试触法：适用于Rx、RV、RA的阻值关系都不能确定的情况，如图所示，把电压表的可动接线端分别试接b、c两点，观察两电表的示数变化．若电流表的示数变化明显，说明电压表的分流作用对电路影响大，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．无论电流表是内接法还是外接法，都会对电阻的测量带来系统误差，但是对同一个待测电阻而言，选用两种不同的测量方法，相对误差是不一样的．所以，应该本着精确的原则，尽量选择相对误差较小的测量方法．有一个未知电阻Rx，用图中甲和乙两种电路分别对它进行测量，用甲图电路测量时，两表读数分别为6V、6mA，用乙图电路测量时，两表读数分别为5.9V、10mA，则用________图所示电路测该电阻的阻值误差较小，测量值Rx＝________Ω，从系统误