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【知识精讲】电阻的串联与并联
初三 物理
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小实验:将一定值电阻分别与图中的R串联和并联各一次,观察小灯泡的亮度,并说明电路的总电阻变大了还是变小了?
定值电阻串联时,灯泡较暗,并联时灯泡较亮,说明电阻串联总电阻变大了,并联时电阻变小了。
一、电阻的串联
1、实验探究
[提出问题]
电阻串联或并联时,总电阻是比原来大了还是小了?
猜想1:几个电阻串联后相当于增加了导体的长度,总电阻应当比各个分电阻大些。
猜想2:两个电阻串联总电阻会变小。
在A、B之间接 电流I/A 电阻变化情况
单个电阻R
两个同样阻值的电阻R串联
三个同样阻值的电阻R串联
如果用一个电阻R代替两个串联着的电阻R1、R2接入电路后,电路的状态不变,即R两端的电压和通过它的电流都与原来的相同,R就叫做这两个串联电阻R1、R2的总电阻。
并联电阻和它的总电阻也存在这种 “等效代替” 关系。
串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。
对于串联电路我们已经掌握了:
串联电路中各处电流相等 I=I1=I2
串联电路两端的总电压等于各部分两端的电压之和 U=U1+U2
U
I
R1
R2
U1
U2
R
U
I
等效于
由欧姆定律可知:U1=IR1、U2=IR2、U=IR
由U=U1+U2,可得:IR=IR1+IR2 即 R=R1+R2
结论:串联电路的总电阻等于各串联电阻之和
上述结论是由两个电阻串联的电路推导出的,它适用于3个、4个、多个电阻串联的情况吗?
当有n个电阻R1、R2、R3、…、Rn串联时
总电阻:R=R1+R2+R3+…+Rn
练习1 电阻R1与阻值为36Ω的电阻R2串联,已知总电阻为50Ω,求电阻R1的阻值?若通过两电阻的电流是100mA,求R1两端的电压U1以及电源电压各是多大?
已知:R2=36Ω,R=50Ω,I=100mA=0.1A
求:R1 U1 U
解:由R=R1+R2得 R1=R-R2=50Ω-36Ω=14Ω
由欧姆定律
U1=I·R1=0.1A×36Ω=3.6V U=I·R=0.1A×50Ω=5V
二、电阻的并联
将电阻串联,相当于是增加了导体的长度,所以串联电路的总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都大。两个电阻并联又是什么样的情况呢?
猜想:两个电阻并联后,相当于增大了导体的 ,所以,总电阻可能会 。
横截面积
变小
等效于
R
U
I
I
I1
I2
U
由欧姆定律,可得:
由于I=I1+I2,所以:
结论:并联电路总电阻的倒数,等于各并联电阻的倒数之和。
所以:
思考:当有n个电阻R1、R2、R3、…、Rn并联时,其总电阻为多少?
我们可以推出:
当R1=R2=R0时:
N个阻值均为R0的电阻并联时:
A
A
B
R
R
R
R
R
R
结论:
电阻并联后,总电阻的阻值比任何一个分电阻的阻值都小
在A、B之间接 电流I/A 电阻变化情况
单个电阻R
两个同样阻值的电阻R串联
三个同样阻值的电阻R串联
例题2 用电器甲的电阻20Ω,用电器乙的电阻为80Ω,将它们接在电压为16V的电源上,求此并联电路的总电阻,总电流,以及通过甲、乙两个用电器的电流。
U
I
I1
I2
R1
R2
解:设总电阻为R,总电流为I。
先求总电阻:由1/R=1/R1+1/R2
得1/R=1/20Ω+1/80Ω R=16Ω
根据欧姆定律,总电流I=U/R=16V/16Ω=1A
因为总电压与两用电器两端的电压相等,
所以: I1=U/R1=16V/20Ω=0.8A,
I2=U/R2=16V/80Ω=0.2A
如图15—4—4所示,R1的电阻是30Ω,R2的电阻是20Ω。闭合开关S、断开开关S1时,电流表的示数是0.3A,再闭合开关S1时电流表的示数是( )
A. 0.3A
B. 0.5A
C. 0.6A
D. 0.2A
答案:B
阻值为10Ω的电阻R1与阻值为25Ω的电阻R2串联后的总电阻是________。若通过R1的电流为0.2A,则通过电阻R2的电流是________,R2两端的电压是________。
答案:35Ω;0.2A;5V