11.4串联电路、并联电路课件（共28张PPT）高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

(共28张PPT)
人教版物理必修三
第十一章 电路及其应用
第四节 串联电路和并联电路
一、串联电路和并联电路
思考讨论：
提示:不是的,小彩灯都是并联结构,一部分坏掉并不会影响其他彩灯的正常发光。
如图为美轮美奂的节日彩灯,请思考:这些小彩灯如果有一部分坏了,是不是所有的彩灯都要灭了呢
一、串、并联电路
把几个电路元件依次首尾相连接入电路的方式。
把几个电路元件并列（一端连在一起另一端也连在一起）连接到电路两点间，然后把两端接入电路的方式。
1.串联电路：
特点：电流只有一条通路
2.并联电路：
特点：电流不只有一条通路
二、串、并联电路中的电流
1.串联电路:
0
1
2
3
串联电路各处的电流相同. I0=I1=I2=I3
2.并联电路:
2
1
3
0
并联电路的总电流等于各支路的电流之和。I0=I1+I2+I3
三、串并联电路中的电压
0
1
2
3
U
U3
U2
U1
串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和。
U=U1+U2+U3
U
U
U
并联电路各支路两端的电压相等。
U=U1=U2=U3
四、串、并联电路中的电阻
0
1
2
3
U
U3
U2
U1
因U=U1+U2+U3
I0=I1=I2=I3
有：R=R1+R2+R3
1.串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。
U
并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的2.2.
2.并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和.
因U=U1=U2=U3
I0=I1+I2+I3
讨论交流：
2.电阻并联后总电阻和每个电阻值比较，大小如何？并的越多总电阻会增加还是减少？
1.不同阻值的电阻串联，串联后总电阻和每个电阻比较？串的越多电阻会增加还是减少？
电阻串联相当于增加了导体的长度，串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻变大．
电阻并联相当于增加了导体的横截面积，并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大．
小结：串联电路特点及性质
(1)特点
①串联电路中各处的电流相等，即I＝I1＝I2＝I3＝…＝In.
②串联电路的总电压等于各部分电压之和，即U＝U1＋U2＋U3＋…＋Un.
(2)性质
①串联电路的等效总电阻为各电阻阻值R1、R2、R3、…、Rn之和，即R＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn.
②串联电路的电压分配关系是：各电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即U1/R1＝U2/R2＝…＝Un/Rn.
提醒：(1)串联电路的总电阻大于任何一个分电阻．
(2)由于R总＝R1＋R2＋R3＋…＋Rn.所以任何一电阻变
大，总电阻均变大．
小结：并联电路特点及性质
(1)特点
①并联电路中各支路的电压相等，即U＝U1＝U2＝…＝Un.
②并联电路的总电流等于各支路电流之和，
即I＝I1＋I2＋…＋In.
(2)性质①并联电路的等效总电阻R与各支路的电阻R1、R2、…、Rn的关系是：1/R＝1/R1＋1/R2＋…＋1/Rn.n个相同的电阻并联时，总电阻R总＝R/n.
②并联电路的电流分配关系是：通过各个支路电阻的电流跟它们的阻值成反比，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝U.
提醒：
(1)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻．(2)n个相同电阻R并联时其总电阻为R总＝R/n.(3)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，以两电阻R1、R2为例加以说明．串联时R＝R1＋R2，并联时R＝(R1·R2)/(R1＋R2)＝ .
可见，当R1或R2增大或减小时，R也随之增大或减小．(4)当一个大电阻和一个小电阻并联时，总电阻接近小电阻．
五、电压表和电流表的电路结构
1.小量程电流计（表头）
（1）作用：测量微小电流和电压
（2）三个主要参数
内阻:电流计内阻Rg
满偏电流Ig:指针偏转到最大刻度时的电流
满偏电压Ug:通过满偏电流时加在它两端的电压。Ug=IgRg
表头就是可以测量电流或电压的特殊电阻。
（3）电路图符号：
G
0
1
2
3
mA
原理：磁场对通电导线的作用
在改装电表前，首先应知道表头的内阻Rg 。
测量微安表内阻Rg的方法很多，较为简便常用的方法是“替代法”，即将被测表M和另一微安表N串联起来，再在两端加一定的电压UAC，使N的读数等于某一定值In (In一般为满度的三分之二为宜)，如图(左图)所示。然后保持UAC不变，用电阻箱R取代M，如图(右图)所示，使N的读数仍为In，此时R的阻值就等于微安表M的内阻Rg 。
表头内阻的测量
2.把表头改装成电压表
(1)原理：将电流表串联一电阻分去一部分电压，把表头改装成电压表。起这种作用的电阻叫分压电阻。
R
电压表就是电压可读的一个特殊大电阻！
(2)串联电阻：
R＝Rg(n-1)，其中n为量程扩大倍数，n＝U/Ug
改装后的电压表内阻：Rv=Rg+R
改装后的电表量程是：U=Ig(Rg+R)
3.把表头改装成电流表
(1)原理：将小量程的电流表并联一电阻分去一部分电流，把表头改装成电流表。起这种作用的电阻叫分流电阻。
R
(2)并联电阻：
其中n为量程扩大倍数，n＝I/Ig
改装后的电流表内阻：
改装后的电表量程是：I=Ig+IR
电流表就是电流可读的一个特殊小电阻！
(1)无论表头G改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不改变．
(2)改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压，改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流．
特别提醒：
4.电压表和电流表的校准
按图所示的电路对改装后的电表进行校准,校准时注意搞清楚改装后电表刻度盘每一小格表示多大的数值。
例1.由4个电阻连接成的混联电路如图所示．R1＝8 Ω，R2＝4 Ω，R3＝6 Ω，R4＝3 Ω.
(1)求a、d之间的总电阻；
(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分别是多少？
解析：(1)由题图可知
Rcd＝(6×3) /（6＋3）Ω＝2 Ω.故Rad＝8 Ω＋4 Ω＋2 Ω＝14 Ω.
(2)由欧姆定律知I＝Rad＝42/14 A＝3 A，即为通过R1、R2的电流．设通过R3、R4的电流分别为I3、I4，则由并联电路电压相等，得I3R3＝I4R4，即6I3＝3I4，而I3＋I4＝3 A，解得I3＝1 A，I4＝2 A.
例2.如图所示的电路中，U＝120 V，
滑动变阻器R2的最大值为200 Ω，
R1＝100 Ω，当滑片滑动至R2的中
点时，ab两端的电压为(　　)
A．60 V　　　　B．40 V
C．80 V D．120 V
解析：当滑片滑动至R2的中点时，电阻R1与滑动变阻器R2的下部分并联，再与滑动变阻器R2的上部分串联，根据串并联电路规律可知，
B选项正确．
B
例3.如图所示为一双量程电压表的示意图．已知电流表G的量程为0～100 μA，内阻为600 Ω，则图中串联的分压电阻R1＝_ _______Ω，R2＝________ Ω.
解析:
4.94 104
1.0 105
方法总结:
处理电流表改装问题的关键是搞清电路原理图，抓住小量程电流表G改装前后的Ig、Ug、Rg不变的特点，然后灵活利用串、并联电路的知识求解．
建立方程的依据：“满偏”点，即电压或电流的量程达到满偏时，“表头”的分压或分流恰好为满偏电压或满偏电流．
练习.有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为10V，当使用a 、 c 两个端点时，量程为100V。已知表头内阻为Rg=500Ω，满偏电流为Ig=1mA，求电阻R1、R2的值。
例4.学校实验室只有一个量程为1 mA，内电阻为1 kΩ的电流表．某同学在实验时需要下列两种电表，问：
(1)若要把这只量程为1 mA的电流表改成量程为1 A的电流表，应该连接一个怎样的电阻？怎样连接？请画出电路图．若用该改装的电流表与标准电流表进行测量比较，发现测量值偏大，则应该如何校正？
(2)若要把这只量程为1 mA的电流表改成量程为10 V的电压表？应该连接一个怎样的电阻？怎样连接？请画出电路图．若用该改装的电压表与标准电压表进行测量比较，发现测量值偏大，则应该如何校正？
解析：(1)把电流表改装成大量程电流表，应并联一个分流电阻，电路图如图所示：
扩大量程n＝I/Ig＝1000，并联电阻阻值
R＝Rg/(n－1)≈1.001 Ω，用该改装的电流表与标准电流表进行测量比较，发现测量值偏大，说明分流电阻分流太小，电阻阻值太大，应该适当减小并联电阻阻值．
(2)把电流表改装成电压表，应串联一个分压电阻，电路图如图：
扩大量程n＝U/Ug＝10，串联电阻阻值R＝Rg(n－1)≈9 000 Ω，用该改装的电压表与标准电压表进行测量比较，发现测量值偏大，说明分压电阻分得的电压太小，分压电阻阻值太小，应该适当增加电阻．
情境·模型·素养
例5.如图甲所示为磁电式电流表的内部构造示意图,磁电式电流表(表头)最基本的组成部分是磁铁和放在磁铁两极之间的线圈,由于线圈的导线很细,允许通过的电流很小,所以在使用时还要扩大量程。一电流表的量程为100 μA,内阻为100 Ω。现串联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表(原电流表的表盘未改动)。如果用改装后的电压表测量某一电路,电压表示数如图乙所示。探究:
(1)该电压表的量程是多少
(2)此时电压表的示数是多少
解析:(1)根据串联电路的电压特点有U=IgR+IgRg=Ig(R+Rg)
=10-4×(9 900+100) V=1 V,故量程为0～1 V。
(2)由题图知,此时指针所表示的电压为
U= ×1 V=0.8 V。
答案:(1)0～1 V　(2)0.8 V
例5.将两个相同的灵敏电流计表头，分别改装成一只较大量程电流表和一只较大量程电压表，一个同学在做实验时误将这两个表串联起来，则(　　)
A．两表头指针都不偏转
B．两表头指针偏角相同
C．改装成电流表的表头指针有偏转，改装成电压表的表头指针几乎不偏转
D．改装成电压表的表头指针有偏转，改装成电流表的表头指针几乎不偏转
D
解析：较大量程的电流表由灵敏电流计并联电阻改装而成，较大量程的电压表由灵敏电流计串联电阻改装而成，并将两个表串联，表头流过电流，指针都偏转，但是电流大小不同，指针偏角不同，A、B选项错误；电流表改装成大量程电流表是并联较小的分流电阻，所以大部分电流通过了分流电阻，通过表头的电流很小，所以电流表的指针几乎不偏转，C选项错误，D选项正确．