物理人教版（2019）必修第三册11.4《串联电路和并联电路》（共22张ppt）

(共22张PPT)
上节回溯
1．游标卡尺原理和读数；
2．螺旋测微器原理和读数；
3．金属丝电阻率的测量：
（1）实验原理
（2）实验步骤
（3）误差分析
二、知识讲解——串、并联电路中的电流和电压
问题引入
　　如果把两个电阻 R1、R2 串联或并联后看成一个电阻，你认为这个电阻跟R1、R2 应该是怎样的关系？
二、知识讲解——串、并联电路中的电流和电压
串联电路
串联：把几个导体元件首尾依次相连；
串联电路的电流：各个点的电流相等，即 I1＝I2＝I3＝I0 ；
0
1
2
3
　　恒定电流电路中电荷稳定分布，任何位置电荷不会越来越多或越来越少，所以在相等的时间内流过 0、1、2、3各点的电荷量相等，即q1、q2、q3、q0相等，根据电流的定义，I＝，所以 I1＝I2＝I3＝I0 。
二、知识讲解——串、并联电路中的电流和电压
并联电路
并联：把几个导体元件一端连在一起，另一端连在一起，最后把这两端接入电路；
并联电路的电流：干路电流等于各支路电流之和，即 I1＋I2＋I3＝I0 ；
0
1
2
3
　　根据电荷守恒定律，只有通过 0 点的电荷量等于进入各支路 1、 2、 3点的电荷量之和，才能保证电路各处的电荷量分布保持不变。即 q1＋q2＋q3＝q0 ，根据电流的定义，I＝，可知 I1＋I2＋I3＝I0 。
二、知识讲解——串、并联电路中的电流和电压
串联电路的电压
　　在串联电路中，以 φ0、φ1、φ2、φ3 分别表示各点的电势，由电势差（电压）与电势的关系，可知：U01＝ φ0 － φ1 、U12＝ φ1－ φ2 、U23＝ φ2－ φ3 ，因此U01＋U12＋U23＝ φ0 － φ1 ＋ φ1－ φ2 ＋ φ2－ φ3 ＝ φ0－ φ3 ＝U03 ；即串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
0
1
2
3
二、知识讲解——串、并联电路中的电流和电压
并联电路的电压
　　在并联电路中，不考虑导线的电阻，0 、1 、2 、3 各点的电势相等，同样电阻右边几个电势也相等，故每个电阻两端的电压相等。因此，并联电路的总电压与各支路电压相等。
0
1
2
3
二、知识讲解——串、并联电路中的电流和电压
串、并联电路的电压和电流的分配关系
　　串联电路，电流处处相等，即 ＝＝＝＝I，由此可知串联电路中各导体电阻两端电压，跟它们的阻值成正比。
　　并联电路，各支路电压相等，即 I1R1＝I2R2＝I3R3＝I总R总＝U，由此可知，并联电路通过各支路电流的大小跟它们的电阻成反比。
二、知识讲解——串、并联电路中的电阻
思考
　　回顾一开始的问题如果要把串联或并联的两个电阻看成一个电阻，这个电阻与原本的两个电阻有什么关系？要用一个电阻等效替代这两个电阻又需要满足什么条件？
二、知识讲解——串、并联电路中的电阻
串联电路中的电阻
　　串联电路中，R1、R2 两端的总电压等于两个电阻两端的电压之和，即：
U＝U1＋U2
　　如果用一个电阻等效替代这两个电阻，那么这个电阻 R 两端的电压即为U，电流为 I，由 R＝ 串联电路，各点电流相等，把上式中两边各除一个I ，即：
＋
可得：R＝R1＋R2
串联电路的总电阻等于各部分电阻之和。
二、知识讲解——串、并联电路中的电阻
并联电路中的电阻
　　并联电路中，干路电流等于流过R1、R2 两电阻的电流之和，即：I＝I1＋I2
　　如果用一个电阻等效替代这两个电阻，那么这个电阻 R 两端的电压即为U，电流为 I，由 R＝ ，并联电路，总电压与各支路电压相等，把上式中两边各除一个U，即：＋
可得：＝＋
并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
二、知识讲解——串、并联电路中的电阻
串、并联电路的应用
　　滑动变阻器的限流式接法：
　　根据串联电路电压分布规律不难得出，滑动变阻器滑片在最左端时Ux＝，电阻 Rx 两端的电压范围即为 Ux ~ U ，电流的范围为 ~ 。
R0
U
S
Rx
V
二、知识讲解——串、并联电路中的电阻
串、并联电路的应用
　　滑动变阻器的限流式接法：
U
S
Rx
R0
R
V
　　根据并联电路的规律，滑动变阻器滑片在最左端时，电阻 Rx 被短路，滑片在最右端时，电阻 Rx 相当于与 R 并联，因此 Rx 两端电压变化范围为 0 ~ U，电流变化范围为 0 ~
二、知识讲解——电压表和电流表的电路结构
小量程电流表——灵敏电流计
　　常用的电压表和电流表都是用小量程的电流表（表头）改装而成的。
1．电路图符号：
2．特点：通电后，指针偏转角度与电流大小成正比；
3．主要参数：
（1）内阻 Rg ；
（2）满偏电流 Ig ；
（3）满偏电压 Ug ；
G
↑
二、知识讲解——电压表和电流表的电路结构
电压表
　　电压表可以看做可以显示自身电压的大电阻；
　　表头的满偏电流和满偏电压一般都很小，如果给表头所在的电路串联一个大电阻 R ，如图所示，串联电阻 R 可以分担大部分电压，这时的表头就改装成一个电压表。起这种作用的电阻通常叫作分压电阻。
　　电流表可以看做可以显示自身电流的小电阻；
　　如果给表头所在的电路并联一个小电阻 R ，如图所示，并联电阻 R 可以分担大部分电流，这时的表头就改装成一个电流表。起这种作用的电阻通常叫作分流电阻。
二、知识讲解——电压表和电流表的电路结构
电流表
二、知识讲解——电压表和电流表的电路结构
例题：
　　一个表头的内阻为 Rg 为 30 Ω，满偏电流 Ig 为 1 mA 。要把它改装为量程 0 ~ 0.6 A 的电流表，需要并联多大的电阻？改装后电流表的内阻是多少？
分析　电流表是由表头和电阻 R 并联组成。电流表量程为 0 ~ 0.6 A ，是指通过电流表的电流为 0.6 A 时，表头的指针指在最大刻度，即通过表头的电流为Ig 。
由欧姆定律可以求出分流电阻
R＝＝＝5.0×10-2 Ω
电流表的内阻 RA 等于 Rg与 R 的并联值，有
RA＝＝5.0×10-2 Ω
解　通过电阻 R 的电流：
IR＝I－Ig＝( 0.6－0.001) A＝0.599 A
小 结
1．串联电路
2．并联电路
3．小量程电流表改装成电压表和电流表
练 习
1．如图所示，灵敏电流计的内阻 Rg＝500 Ω，满偏电流 Ig＝1 mA。当使用 a、b 两个端点时是量程为 0 ~ 201 mA 的电流表，当使用 a、c 两个端点时是量程为 0 ~ U 的电压表。已知 R1＝100 Ω，则R2 与 U 的值分别为（　　）
A. R2＝2.5 Ω，U＝20.6 V
B. R2＝2 Ω，U＝20.6 V
C. R2＝2.5 Ω，U＝0.6 V
D. R2＝2 Ω，U＝0.6 V
A
G
R2
R1
a
b
c
练 习
2. 下图是有两个量程的电压表，当使用 A、B 两个端点时，量程为 0 ~ 10 V，当使用 A、C 两个端点时，量程为 0 ~ 100 V。已知表头的内阻 Rg 为 500 Ω ，满偏电流 Ig 为 1 mA ，求电阻 R1、R2 的值。
答：当使用 A、B 两个端点时，接 10 V 电压，电流表满偏，即电流为满偏电流，有 Ig(Rg＋R1)＝10 V ，解得 R1＝9.5×103 Ω ；当使用 A、C 两端点时，接100 V 电压，即 Ig(Rg＋R1＋R2)＝100 V ，解得 R2＝9.0×104 Ω
练 习
3. 下图是有两个量程的电流表，当使用 A、B 两个端点时，量程为 0 ~ 1 A，当使用 A、C 两个端点时，量程为 0 ~ 0.1 A 。已知表头的内阻 Rg 为 200 Ω ，满偏电流 Ig 为 2 mA ，求电阻 R1、R2 的值。
答：当使用 A、B 两个端点时，R2与电流表串联后再与 R1 并联，有 Ig(Rg＋R2)＝(I1－Ig)R1，当使用 A、C 两端点时，R1 与 R2 串联后再与电流表并联，即 IgRg＝(I2－Ig)(R1＋R2)，联立解得 R1＝0.41 Ω ，R2＝3.67 Ω 。