2019学年高中物理 第二章 恒定电流 4 串联电路和并联电路学案 新人教版必修2.doc
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1、- 1 -4 4 串联电路和并联电路串联电路和并联电路学科素养与目标要求物理观念:1.掌握串、并联电路的电流和电压特点.2.理解将小量程电流表改装成大量程电流表和电压表的原理.科学思维:1.会分析串、并联电路和简单的混联电路,并能进行有关计算.2.在掌握改装电压表和电流表原理的基础上进行有关计算.一、串联电路和并联电路1.定义(1)串联电路:把几个导体或用电器依次首尾连接,接入电路的连接方式,如图 1 甲所示.(2)并联电路:把几个导体或用电器的一端连在一起,另一端也连在一起,再将两端接入电路的连接方式,如图乙所示.图 12.串联电路、并联电路的特点串联电路并联电路电流各处电流相等,即II1I
2、2In总电流等于各支路电流之和,即II1I2In电压总电压等于各部分电路电压之和,即UU1U2Un总电压与各支路电压相等,即UU1U2Un总电阻总电阻等于各部分电路电阻之和,即RR1R2Rn总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和,即 1 R1 R11 R21 Rn二、电压表和电流表1.小量程电流表 G(表头)的三个参量:- 2 -2.电表改装原理:(1)电压表改装:将表头串联一个较大电阻,如图 2 所示:图 2(2)电流表改装:将表头并联一个较小电阻,如图 3 所示:图 31.判断下列说法的正误.(1)串联电路的总电压等于各电阻两端的电压之和.( )(2)并联电路干路上的电流一定比通过某一支路的电流
3、大.( )(3)电路中电阻的个数越多,电路的总电阻越大.( )(4)将分压电阻串联在表头上后,增大了原表头的满偏电压.( )(5)若将分流电阻并联在表头两端改装成电流表后,分流电阻和表头两端的电压相等.( )2.如图 4 所示电路中,R110 ,R220 ,滑动变阻器R3的最大值为 30 ,则A、B两端的总电阻的最大值为 ,最小值为 .图 4答案 22 10一、对串、并联电路的理解1.如图 5 所示,三个电阻组成串联电路.- 3 -图 5(1)若R1R2R3R,则此串联电路的总电阻R总为多少?(2)若R1R2R3,每个电阻两端的电压由小到大如何排序?答案 (1)由于串联电路的总电阻等于各部分电
4、阻之和,则R总R1R2R33R.(2)由串联电路各处电流相等得U1 R1U2 R2U3 R3 又由于R1R2R3,则U1U2U3.2.如图 6 所示,三个电阻构成并联电路.图 6(1)若R1R2R3R,则此并联电路的总电阻R总为多少?(2)若R1R2R3,流过每个电阻的电流由小到大如何排序?答案 (1)由并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和得 ,1 R总1 R11 R21 R33 R解得R总 .R 3(2)由并联电路各支路两端电压相等得I1R1I2R2I3R3又由于R1R2R3,则I3I2I1.1.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,即I.U1
5、R1U2 R2Un RnU R总(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,即I1R1I2R2InRnI总R总U.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R nR总大于任一电阻阻值R总小于任一电阻阻值不同点一个大电阻和一个小电阻串一个大电阻和一个小电阻并- 4 -联时,总电阻接近大电阻联时,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例 1 由四个电阻连接成的电路如图 7 所示.R18 ,R24 ,R36 ,R43 .图 7(1)求a、d之间
6、的总电阻;(2)如果把 42 V 的电压加在a、d两端,则通过每个电阻的电流是多少?答案 见解析解析 (1)由题图可知Rcd 2 .R3R4 R3R46 3 63故RadR1R2Rcd8 4 2 14 .(2)由欧姆定律知I A3 A,即为通过R1、R2的电流.设通过R3、R4的电流分别为U Rad42 14I3、I4,则由并联电路的特点知I3R3I4R4,又I3I43 A,解得I31 A,I42 A.针对训练 1 如图 8 所示电路中,电阻R1、R2、R3的阻值相等,电池的电阻不计(电池两端电压恒定).那么开关 K 接通后流过R2的电流是 K 接通前的( )图 8A. B. C. D.1 2
7、2 31 31 4答案 B解析 设电池提供的电压为U,每个电阻的阻值为R.K 接通前,流过R2的电流IU R1R2.K 接通后,流过R2的电流I , ,B 项正确.U 2R1 2UR1R2R3 R2R31 2U R0.5RU 3RI I2 3二、电压表和电流表的改装电压表、电流表的改装及其特点项目小量程电流表 G 改装成大量程电压表 V小量程电流表 G 改装成大量程电流表 A- 5 -电路结构R的作用分压分流扩大量程的计算UIg(RRg) RRgU IgIgRg(IIg)RRRgIg IIg电表的总内阻RVRgRRARRg RRg使用并联在被测电路中, “”接线柱接电势较高的一端串联在被测支路
8、中,电流从“”接线柱流入例 2 有一电流表 G,内阻Rg10 ,满偏电流Ig3 mA.(1)要把它改装成量程为 03 V 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 00.6 A 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?答案 (1)990 1 000 (2)0.05 0.05 解析 (1)由题意知电流表 G 的满偏电压UgIgRg0.03 V改装成量程为 03 V 的电压表,当达到满偏时,分压电阻R两端的分压URUUg2.97 V所以分压电阻R 990 UR Ig2.97 0.003改装后电压表的内阻RVRgR1 000 .(2)改装
9、成量程为 00.6 A 的电流表,当达到满偏时,分流电阻R的分流IRIIg0.597 A所以分流电阻R0.05 Ug IR改装后电流表的内阻RA0.05 .RgR RgR电表改装的步骤:1先明确小量程电流表 G 的两个参数:Ig、Rg,并算出满偏电压UgIgRg.2用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻.改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻以分压,它的阻值用它分担的电压改装后的电- 6 -压表量程减去Ug除以最大电流即Ig确定.改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻以分流,它的阻值用它两端的电压即表头的Ug除以通过它的电流即改装后的电流表量程减去Ig确定.针对训练 2 如图 9 是有两个量程
10、的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为 03 V,当使用a、c两个端点时,量程为 015 V.已知电流表的内阻Rg为 100 ,满偏电流为 1 mA,则电阻R1的阻值是 ,电阻R2的阻值是 .图 9答案 2 900 12 000解析 接a、b时,串联的电阻为R1,则有R1Rg 100 2 900 ;接U1 Ig3 0.001a、c时,串联的电阻为R1和R2,则有R2RgR1 100 2 900 12 U2 Ig15 0.001000 .1.(串、并联电路的特点)(多选)下列说法中正确的是( )A.一个电阻和一根理想导线并联,总电阻为零B.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻C.并联电路任
11、一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大D.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小答案 ABC解析 由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小,且任一支路的电阻增大时(其他支路不变),总电阻也增大,所以 A、B、C 对,D 错.2.(串、并联电路的特点)如图 10 所示,三个完全相同的电阻阻值R1R2R3,接在电路中,则它们两端的电压之比U1U2U3为( )图 10A.111 B.122- 7 -C.144 D.211答案 D3.(电压表的改装)(2018山东聊城市高一下期末)一只电流表的满偏电流Ig2 mA,内阻Rg500 ,把它改装
12、成量程为 03 V 的电压表,下列说法中正确的是( )A.需串联一个 1 500 的电阻B.需串联一个 1 000 的电阻C.需并联一个 1 000 的电阻D.改装后,电压表的内阻为 1 000 答案 B4.(电流表的改装)(2018山东烟台市高一下期末)一电流表 G 的满偏电流Ig2 mA,内阻为100 .要把它改装成一个量程为 0.4 A 的电流表,则应在电流表 G 上( )A.并联一个 0.5 的电阻B.并联一个 100 的电阻C.串联一个 0.5 的电阻D.串联一个 100 的电阻答案 A5.(电表的改装)两只电压表和是由完全相同的两个电流计改装成的,表的量程是 5 V,表的量程是 1
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