河北师大附中高二物理精品课件选修3-1第二章第四节 串联电路和并联电路

(共43张PPT)
河北师大附中　　 李喜昌
Unit2　恒定电流
　 电路
内容　　　 串联电路 并联电路
电路图
电流关系 电路各处电流______
总电流等于各支路电流之___
电压关系 总电压等于各部分电路电压之____
总电压_____各支路电压
电阻关系 总电阻______各部分电路电阻之和
总电阻的倒数______各支路电阻的倒数之和
相等
和
和
等于
等于
等于
回首往事：串并联电路有什么特点？
R2
R1
R3
R1
R2
R3
I＝I1＝I2＝I3
I＝I1＋I2＋I3
U＝U1＋U2＋U3
U ＝ U1＝U2＝U3
R＝R1＋R2＋R3
串联电路：在相同时间内，流过0、1、2、3四点的电量关系：q0 = q1 _____q2 _____ q3
则根据I=q/t ，同除以相同的时间t，得到什么结论？
________________________________。
并联电路：在相同时间内，流过0、1、2、3四点的电量关系： q0 = q1 _____q2 _____ q3
则根据I=q/t ，同除以相同的时间t，得到什么结论？
________________________________。
探究1：根据恒定电流中电荷分布是不变的，再结合电荷守恒定律探究串、并联电路中电流的关系。
0
4
5
6
1
2
3
R1
R2
R3
I
I1
I2
I3
U
R2
R1
R3
0
1
2
3
U1
U2
U3
U
I
0
4
5
6
1
2
3
R1
R2
R3
I
I1
I2
I3
U
R2
R1
R3
0
1
2
3
U1
U2
U3
U
I
探究2： 利用UAB=φA-φB关系探究串、并联电路中电压的关系。
串联电路：U01=________；U12=_________；U23=___________，
U01 + U12 + U23 =_________； U03 =___________。
有何结论： ________________________________。
并联电路：不考虑导线的电阻(一根纯导线上的各点是等电势点) ，0、1、2、3四点电势有何关系？____________________；
同理，4、5、6三点电势有何关系？______________________
有何结论： ________________________________。
探究3：利用电阻的定义式结合电流、电压关系探究串、并联电路中电阻的关系。
R1
R2
I
I1
I2
U
R2
R1
U1
U2
U
I
串联电路：两端总电压 U = U1 ____ U2
同除以相同的电流I，得_____________
根据R=U/I，可得_____________
有何结论：________________________________。
并联电路：干路总电流 I = I1 ______ I2
同除以相同的电压U，得_____________
根据R=U/I，可得_____________
有何结论： ________________________________。
U
R
I
②n个相同电阻(R1)串联或并联,其总电阻R=？
③不同阻值的电阻串联,总电阻与其中最大电阻有何关系
④不同阻值的电阻并联,总电阻与其中最小电阻有何关系
⑤并联电路中,某一电阻增大,总电阻如何变
⑥混联电路中,某一电阻增大,总电阻如何变？
①R1和R2并联后R=？
(若R1远大于R2，R=？)
探究4：根据串、并联电路中电阻的关系讨论下列问题。
1、串联电路的电压及功率分配
（1）由U=IR串联电路的电压分配与阻值成正比
（2）由P=IU串联电路的功率分配与阻值成正比
2、并联电路的电流及功率分配
（1）由I=U/R并联电路的电流分配与阻值成反比
（2）由P=U2/R并联电路的功率分配与阻值成反比
探究5：根据串、并联电路基本特点分析电压、电流及其功率分配关系。
R1
R2
I
I1
I2
U
R2
R1
U1
U2
U
I
1. 电流计G——俗称表头
G
2.电流计的几个基本数据：
满偏电流Ig 表头内阻Rg 满偏电压Ug
三者满足关系： Ug= Ig Rg
三个量只要知道其中任何两个，就可以求第三个量
探究6：电流计有几个重要参量？
U
R
I
Ug
UR
U
G
Rg
例1：电流表G的内阻为Rg＝10Ω,满偏电流为Ig=3mA,要把它改装成量程为U=3V的伏特表,应该怎么办？
问题1：能让3V的电压全部加在表头吗？怎么办？
问题2：当被测电压是3V时，指针应该指在哪里？表头两端加多大电压？其余电压加在哪里？
问题3：要串联的电阻上分担多少电压？需要多大的电阻分压？
R
U
V
RV
0
1
2
3
A
探究7：把电流表改装成电压表。
问题5：改装后的表盘需要做怎样的改变？
0
1
2
3
mA
0
1
2
3
V
问题4：改装后的电压表内阻RV是多大？
（1）在电流计原刻度的基础上乘以（Rg+R）即可；（2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可。（量程和精确度）
问题6：若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联多大阻值的电阻？
探究7：把电流表改装成电压表。
1.原理：串联分压
2.方法：串联电阻
3.再将表盘对应示数改装。
总结：把电流表改装成电压表
U
Ig
V
U
Rg
R
Ug
UR
Ig
G
0
1
2
3
mA
0
1
2
3
V
问题1：能让0.6A的电流全部通过表头吗？怎么办？
IR
R=
G
Rg
Ig
A
I
RA
例2、有一个电流表G,内阻为Rg＝25Ω,满偏电流为Ig=3mA,要把它改装成量程为I=0.6A的安培表,应该怎么办？
I
探究8：把小量程的电流表改装成大量程的电流表。
并联小电阻
0
1
2
3
A
0
0.2
0.4
0.6
问题2：当被测电流是0.6A时，应该让指针指在哪里？表头里应该流过多少电流？
并联小电阻指针指在满刻度处，表头中流过电流为3mA
IR=0.6-0.003=0.597A
探究8：把小量程的电流表改装成大量程的电流表。
问题3：并联的电阻上流过多少电流？需要多大的分流电阻？
问题4：改装后的安培表内阻RA是多大？
IR
R=
G
Rg
Ig
I
A
I
RA
0
0.2
0.4
0.6
A
0
1
2
3
mA
（1）在原电流表原刻度的基础上乘以（1+Rg/R）即可；（2）满刻度处标改装后的量程，然后根据小格数按比例等分即可。 （量程和精确度）
问题6：若要将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A，需要并联多大阻值的电阻？
探究8：把小量程的电流表改装成大量程的电流表。
问题5：改装后的表盘需要做怎样的改变？
1.原理：并联分流
2.方法：并联电阻
3.再将表盘对应示数改装。
Ug
A
I
Ug
I
Ig
IR
R
Rg
G
0
0.2
0.4
0.6
A
0
1
2
3
mA
总结：把小量程的电流表改装成大量程的电流表。
　　读数时应使视线垂直于刻度表面，并要估读. 具体估读方法如下： 　　(1) 量程为3 V和3 A的电压表和电流表，其最小分度为0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分度的十分之一. 　　(2) 量程为0.6 A的电流表，其最小分度为0.02 A, 读数要估读到最小分度的，即不足半格的略去，超过半格的要按半格读出，因此最后读数如果以安培为单位，小数点后面有两位，尾数可能为0、1、2、3… 　　(3) 量程为15 V的电压表，其最小分度为0.5 V, 读数要估读到最小分度的，因此最后读数如果以伏特为单位，小数点后面只有一位，尾数为0、1、2、3、4…
探究：安培表和伏特表的读数
练习1、有一个电流表G,内阻为Rg=120Ω,满偏电流为Ig=3mA,要把它改装成量程为I=3A的安培表,应该并联多大的电阻？
练习2、有一个电流表G,内阻为Rg＝120Ω,满偏电流为Ig=3mA,给它并联一个0.12Ω的电阻改装为安培表,问此安培表的量程为多大？
练习3、如果给电流表并联一个阻值等于电流表内阻的电阻，它的量程变为多大？刻度盘上的数字应当怎么刻？
A
0
1
2
3
mA
小试牛刀
练习4、电流表G的内阻为Rg=100Ω,满偏电流为Ig=3mA,要把它改装成量程为U=15V的伏特表,应该串联多大的电阻？
练习5、电流表G的内阻为Rg＝100Ω,满偏电流为Ig=3mA,给它串联一个900Ω的电阻改装为伏特表,问此伏特表的量程为多大？
练习6、如果给电流计串联一个阻值等于电流表内阻的电阻，它的量程变为多大？刻度盘上的数字应当怎么刻？
0
1
2
3
V
mA
小试牛刀
第四节 串联电路和并联电路
U
Ig
V
Ug
A
I
U
Rg
R
Ug
UR
Ig
G
Ug
I
Ig
IR
R
Rg
G
串、并联电路基本规律的应用
例1
两个用电器的额定电压都是6 V，额定电流分别是I1＝0.1 A和I2＝0.3 A.
(1)把这两个用电器并联后接在电压为8 V的电路中，要使它们正常工作，应附加多大的电阻？功率至少需多大？
(2)如果把它们串联后接在12 V的电路上，要使它们正常工作应该接多大的电阻？功率至少为多大？
【思路点拨】　(1)两个用电器的额定电压都是6 V，并联后接入6 V的电路上就能正常工作；而今电路的电压是8 V，大于6 V，故应串联一个分压电阻Rx，使其分担2 V的电压．
(2)两个电阻不能简单地串联，因串联后两个用电器的分压不同，不能均分12 V的电压．
图2－4－5
【答案】　(1)5 Ω　0.8 W　(2)30 Ω 　1.2 W
【题后反思】　用电器正常工作的条件是，加在它们两端的电压必须是额定电压，或通过它们的电流必须是额定电流，若电源电压不满足要求，就要用学过的串并联知识进行电路整合．
变式训练1　如图2－4－6所示电路中有三个电阻，已知R1∶R2∶R3＝1∶3∶6，则电路工作时，电压U1∶U2为(　　)
A．1∶6　　　　　　　B．1∶9
C．1∶3 D．1∶2
答案：D
图2－4－6
如图2－4－7所示是一个电流表、电压表两用的电路，电流表G的量程是100 μA，内阻是1000 Ω.电阻R1＝0.1 Ω，R2＝99 kΩ，当双刀双掷开关合到a、b上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？当双刀双掷开关合到c、d上时，电流表改装成什么表？其量程是多少？
电表的改装
例2
图2－4－7
【精讲精析】　当开关合到a、b上时，电路转换成图2－4－8甲所示的电路，此时小电阻R1与电流表G并联，R1起分流作用，可作为大量程电流表使用．
图2－4－8
【答案】　见精讲精析
【规律总结】　理解电表改装的原理，并根据串、并联电路的特点进行计算是解这类题的关键．
变式训练2　将一个电阻为60 Ω，满偏电流为500 μA的电流表表头改成如图2－4－9所示的两个量程的电压表，量程分别为3 V和15 V，试求R1和R2的阻值．
图2－4－9
答案：5940 Ω　24000 Ω
用电流表和电压表测量电阻Rx的阻值．如图2－4－10所示，分别将图甲和图乙两种测量电路连接到电路中，按照甲图时，电流表示数4.60 mA，电压表示数2.50 V；按照乙图时，电流表示数为5.00 mA，电压表示数为2.30 V，比较这两次结果，正确的是(　　)
伏安法测电阻电路的分析
例3
图2－4－10
A．电阻的真实值更接近543 Ω，且大于543 Ω
B．电阻的真实值更接近543 Ω，且小于543 Ω
C．电阻的真实值更接近460 Ω，且大于460 Ω
D．电阻的真实值更接近460 Ω，且小于460 Ω
【答案】　B
变式训练3　(2011年吉林实验中学期中)如图2－4－11所示，用伏安法测电阻R，按图中甲图测得的结果为R1，按乙图测得为R2，若电阻的真实值为R，则(　　)
A．R1>R>R2 B．R1C．R>R1，R>R2 D．R1＝R＝R2
解析：选A.用内接法测电阻有R1>R，用外接法测电阻有R2R>R2，选项A正确．
图2－4－11
如图2－4－12所示，滑动变阻器R1的最大值是200 Ω，R2＝R3＝300 Ω，A、B两端电压UAB＝8 V.
(1)当开关S断开时，移动滑动片P，R2两端可获得的电压变化范围是多少？
(2)当S闭合时，移动滑动片P，R2两端可获得的电压变化范围又是多少？
滑动变阻器的连接
例4
图2－4－12
【思路点拨】　先认清电键S断开、闭合时的滑动变阻器的接法，再根据串并联关系结合滑片位置计算R2获得的电压范围．
【答案】　(1)4.8 V～8 V　(2)3.43 V～8 V
【名师归纳】　(1)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．
(2)限流接法电压调节范围较小，而分压式接法电压调节范围较大，在具体应用中要根据题目要求合理选择．
变式训练4　如图2－4－13所示，R1＝7 Ω，R2＝3 Ω，可变电阻器R3的最大阻值为6 Ω，求AB两端的电阻值的范围．
图2－4－13
答案：7 Ω≤R≤9 Ω