2021-2022学年度教科版九年级物理上册课件 3.等效电路——欧姆定律应用之二(共30张PPT)

(共30张PPT)
第五章　欧姆定律
九年级物理教科版·上册
3.等效电路——欧姆定律应用之二
授课人：XXXX
新课引入
如图所示，收音机中一个10Ω的定值电阻烧坏了，需要更换，现身边只有2Ω、3Ω、5Ω、7Ω、8Ω、20Ω、30Ω的电阻若干，如何解决这一问题。
可以用另外几个电阻串联或并联来代替。
观察并思考
等效电阻
新知讲解
一、电路的等效电阻
几个连接起来的电阻所起的作用，可以用一个电阻来代替，这个电阻就是那些电阻的等效电阻。
1.定义：
注意
2.“等效”：对电流的阻碍效果相同；或者说两端电压相同时，通过单个电阻或者几个连接到一起的电阻的电流的大小相同。
1.几个连接起来的电阻所起的作用，可以用一个电阻来代替，这个电阻就是那些电阻的等效电阻，这里用到的方法是等效法。
新知讲解
2.串联电路的等效电阻
实验探究：串联电路的等效电阻
提出问题：电阻串联后，其等效电阻会增大还是减小？
猜想与假设：
由于导体电阻与导体的材料、长度以及横截面积有关；
几个电阻串联后相当于在材料和横截面积不变的情况下增加了导体的长度；
故猜想：电阻串联后，等效电阻会增大。
新知讲解
设计并进行实验：
实验结论：
R =R1+R2
如图所示，将已知阻值的电阻R1和R2串联接在电路中，接通电源后，读取电压表和电流表的示数U 和I，用欧姆定律算出R1与R2串联后的等效电阻R 的大小。
再将R 的值与R1、R2的值进行比较，即可得出R 跟R1和R2之间的关系。
新知讲解
如图所示，设电路电流为 i ，电源电压为 u , r1两端的电压为 u1 , r2两端的电压为 u2，电路等效电阻为r。
理论推导
根据欧姆定律，可得：U=IR , U1=I1R1 ，U2=I2R2 ,
由串联电路的电压规律可知: U=U1＋U1，所以 IR= I1R1+I2R2，
又因为串联中电流处处相等,所以 I=I1=I2 ,
因此可得: R=R1＋R2 ,
即：串联电路的等效电阻等于各串联电阻之和。
归纳
新知讲解
1.串联电路的等效电阻等于各串联电阻之和。
2.若两个电阻串联，有R＝R1＋R2。
3.串联电路的等效电阻大于各串联导体的电阻，是因为把电阻串联起来，相当于增加了导体的长度。
4.若n个相同的电阻R0串联，则总电阻R＝nR0。
新知讲解
例1 有一只小灯泡，它正常发光时灯丝的电阻是8.3Ω，正常工作时的电压是2.5V。如果我们只有电压为6V的电源，要使小灯泡正常工作，需要串联一个多大的电阻？
分析：画出电路图如图所示。给小灯泡串联一个电阻R2，可分去一部分电压，使小灯泡两端的电压U1为正常工作电压2.5V。
解：电阻R2分去的电压为：
电路中的电流为：
需要串联的电阻为：
拓展
从这道例题可以看出，串联电阻具有分压的作用，这一点在实际问题中有广泛应用。
强化训练
如图所示的电路，当滑动变阻器的滑片左右移动，R 两端的电压如何变化？
当滑动变阻器的滑片向左移动时，RP接入电路的电阻变小，滑动变阻器分得的电压减小，所以R 两端的电压变大。
如果把电压表连接在变阻器RP两端，向左移动滑片，电压表示数如何变化？
当滑动变阻器的滑片向左移动时，RP接入电路的电阻变小，滑动变阻器分得的电压减小，所以电压表示数减小。
新知讲解
例2 如图所示，电阻R1为10Ω，电源两端电压为6V。开关S闭合后，求：
（1）当滑动变阻器R 接入电路的电阻R2为50Ω时，通过电阻R1的电流I；
（2）当滑动变阻器接入电路的电阻R3为20Ω时，通过电阻R1的电流I ’。
解：（1）因为R1和R2串联，所以：
可求得：
（2）同理，可求得R3、R1串联时，电路中的电流为：
强化训练
（陕西中考）如图甲所示的电路中，电源电压恒为12 V，滑动变阻器的铭牌上标有“100 Ω　0.5 A”字样。如图乙所示为R1的I -U 图像，R1的阻值为______Ω。当电路中电流为0.2 A时，滑动变阻器R2接入电路的阻值为_______Ω。为了不损坏滑动变阻器，R2接入电路的阻值应不小于_______Ω。
20
40
4
强化训练
解：选取图像上一点，根据欧姆定律的变形公式可得：
当电路中的电流为0.2 A时，电路中的总电阻为：
根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和可得：R滑＝60 Ω－20 Ω＝40 Ω。
为了不损坏滑动变阻器，电路中的最大电流为0.5 A，
滑动变阻器接入电路的最小阻值为R滑′＝24 Ω－20 Ω＝4 Ω。
新知讲解
3.并联电路的等效电阻
猜想与假设：
由于导体电阻与导体的材料、长度以及横截面积有关；
几个电阻并联后相当于在材料和长度不变的情况下，增加了导体的横截面积；
故猜想：电阻并联后，等效电阻会减小。
新知讲解
理论推导：
如图所示，设支路电阻分别为R1和R2，电路两端的电压为U。
因为并联电路中，总电流等于各支路电流之和，所以：I =I1+I2，
根据欧姆定律可得：
又因为并联电路中各支路两端的电压相等，因此U =U1=U2，
所以
即：并联电路的等效电阻的倒数，等于各并联电阻的倒数之和。
新知讲解
归纳
1.并联电路的等效电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。
2.若两个电阻并联，有。
3. 并联电阻的实质：几个电阻并联，相当于增大了电阻的横截面积，因而等效电阻会变小（比最小的电阻还要小）。
4. 有n个阻值为R0的相同电阻并联，其等效电阻。
强化训练
（兰州中考）下列几组电阻并联后，等效阻值最小的一组是(　　)
A.30 Ω和15 Ω　　　　 B.20 Ω和25 Ω
C.10 Ω和35 Ω D.5 Ω和40 Ω
D
新知讲解
二、等效电路
现代电子技术中，在分析一些复杂电路时，人们常常只关注整个电路(或电路的某一部分)的输入、输出关系，即电流和电压的变化关系。这样我们就可以用一个简单的电路代替复杂电路，使问题得到简化。这个简单的电路就是复杂电路的等效电路。
1.定义：
强化训练
（1）认真审题，在草稿纸上画出原图，并把开关的状态、滑动变阻器的滑片所处的位置依题意画下来；
（2）简化电路；
2.等效电路图的画法
（3）正确分析电路的连接方式，明确电流表测哪部分电路的电流，电压表测哪部分电路两端的电压，再将电路图整理，即画出了等效电路图。
新知讲解
（1）开关闭合时将其连成一条线，开关断开时可去掉；
（2）被短路的用电器可去掉；开路的用电器可去掉；
（3）理想电压表可当作“断路”；理想电流表可作“导线”；
（4）电阻不计的导线可以伸长、缩短或者弯曲，电路中同一条导线的两端可以看成是一点；
3.在电路的简化中要把握以下原则:
（5）当滑动变阻器滑片和位置确定后，可视为定值电阻。
新知讲解
例题 如图所示，R1＝R2＝R4＝R5＝5 Ω。当ab两端加5V的电压时，用电压表测得cd两端的电压为4 V。求R3的阻值。
分析：
当ab 两端加5V电压时，电阻R1、R2、R3三个电阻串联接
入电路，电压表测cd 两端的电压就是R3两端的电压，其
等效电路如图所示。
根据串联电路电压规律可知，加在R1、R2两端的总电压为：
5V－4V＝1V，由于R1、R2电阻已知，根据欧姆定律可求得此时电路中的电流，即通过R3的电流，所以可求得R3的阻值。
新知讲解
解：由题意可知U3＝4V，
则
强化训练
如图电路，电源电压U总不变，灯丝电阻不变，画出以下各对应状态的等效电路图
（1）开关S1断开，S2闭合时
（2）当两个开关都断开时．
（1）开关S1断开，S2闭合时，由于开关S2闭合，对电阻R1短路，电流从电源正极出发，流经灯泡L后，经开关S2后，再通过电阻R2、电流表回到电源的负极，电压表测L两端的电压，如图：
强化训练
如图电路，电源电压U总不变，灯丝电阻不变，画出以下各对应状态的等效电路图
（1）开关S1断开，S2闭合时
（2）当两个开关都断开时．
（2）当两个开关都断开时，由分析可知L、R1、R2串联，电压表测量L和R1两端的总电压，电流表测量串联电路中的电流．等效电路图如图所示：
知识总结
课堂练习
1.教学楼内装有多盏日光灯，每多开一盏日光灯，则教学楼内电路中的电流、电压、电阻的变化情况，下列说法中正确的是(　　)
A.总电阻变大 B.总电压变大
C.总电流变大 D.总电流不变
C
课堂练习
2.(福州中考)如图所示，电源电压不变，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P 向右移动时(　　)
A.电流表A1示数变小，电压表V示数变小
B.电流表A2示数变大，电压表V示数变大
C.电压表V示数与电流表A1示数的比值不变
D.电压表V示数与电流表A2示数的比值不变
C
课堂练习
3.(厦门中考) 如图1所示，电源电压保持不变，R1=10Ω。当闭合开关S，滑动变阻器滑片P从a端移到b端，两电表示数变化关系用图2线段AB表示。求：
（1）电源电压。
（2）滑片P滑到ab中点时电压表的示数。
解：（1）由图示电路图可知，当滑片在b端时只有R1接入电路，此时电路电流最大，
由图象可知，电路最大电流为0.6A，由可知，
电源电压为：；
课堂练习
（2）由图示电路图可知，滑片在a端时，滑动变阻器阻值全部接入电路，
由图象可知，此时电路电流，滑动变阻器两端电压，
由可知，滑动变阻器最大阻值：，
滑片在ab中点时电路电流：，
由可知，电压表示数：。
课堂练习
4.如图所示，已知I=4.5 A，I2=0.9 A，电源电压为36 V，那么灯L1的电阻R1多大？
解: 因为灯L1和灯L2并联，所以，
　　灯L1中的电流为： I1 = I - I2 = 4.5 A -0.9 A = 3.6 A
　 又因为 U1 = U2 =U= 36 V，所以，
L2
I2
I
36 V
L1
I1
R1=　　=　　 　= 10 Ω
U1
I1
36 V
3.6 A