11.4 串联电路和并联电路 课件(共29张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(共29张PPT)
第4节 串联电路和并联电路
第十一章 电路及其应用
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
R2
R1
R1
R2
1.分析得出串联和并联电路电流、电压的关系式，并理解其含义，体会严谨的科学推理过程。
2. 依据电流和电压的关系，推导得到串联和并联电路总电阻的表达式，体会等效思想在物理中的运用。
3.掌握小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理，并能根据串、并联电路的知识进行有关计算。
知识点一：串联电路的特点
串联电路：把几个导体元件依次首尾相连，接入电路，这样的连接方式叫做串联。
并联电路：把几个元件的一端连在一起另一端也连在一起,然后把两端接入电路，这样的连接方式叫并联。
1.串、并联电路中的电流
I0 = I1 = I2 = I3
串联电路中电流处处相等：
0
1
2
3
（1）串联电路:
由于恒定电流电路中，电荷的定向移动处于动态平衡中，在相等时间内通过串联电路中各个位置的电荷量一定相同。这就是说：
（2）并联电路:
并联电路的总电流等于各支路电流之和：
I0 = I1 + I2 + I3
0
1
2
3
由于恒定电流电路中，电荷的定向移动处于动态平衡中，在相等时间内通过串联电路中各个位置的电荷量一定相同。这就是说：
2.串、并联电路中的电压
（1）串联电路
思考：各点的电势与各点之间的电势差有什么关系
U01=φ0－φ1
U12=φ1－φ2
U23=φ2－φ3
U03=φ0－φ3
U03=U01+U12+U23
串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和
（2）并联电路
思考：比较0、1、2、3点的电势关系 比较4、5、6点的电势关系
φ0=φ1=φ2=φ3
φ4=φ5=φ6
U=U1=U2=U3
并联电路的总电压与各支路的电压相等
3.串、并联电路中的电阻
（1）串联电路
R1
R2
U
U1
U2
I
总电阻等于各部分电路电阻之和
(总电压等于各部分电压之和)
(等式两边同除以电流I)
(电流处处相等I1 = I2 = I)
R=
∵U=U1+U2
∴
R1
R2
R
= +
+···+Rn
思考：串联电路两端的总电压等于各个电阻两端的电压之和，可以认为每个电阻从总电压中分得一部分。因此，串联电路具有分压作用。请你证明：串联电路中，每个电阻分得的电压与其电阻成正比。
R1
R2
R3
U1
U3
U2
U
结论：串联电路中，每个电阻分得的电压与其电阻成正比。
（2）并联电路
U
R2
R1
I
I1
I2
总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
（总电流等于各支路的电流之和）
（两边同除以电压U）
（并联电路电压相等）
∴I=I1+I2
+···+
思考：并联电路，干路中的总电流等于各个支路中的电流之和，因此可以认为每个电阻都从总电流中分得一部分。可见，并联电路具有分流作用。请你证明：并联电路中，每个电
阻分得的电流与其电阻成反比。
R1
R2
R3
I
I1
I2
I3
结论：并联电路中，每个电阻分得的电流与其电阻成反比。
思考：如果增大其中一个电阻的阻值，R总会如何变化？
不管电路连接方式如何，只要有一个电阻增大（减少），总电阻就增大（减少）。
串联 R总增大 R总增大
并联 R总增大 R总增大
R1增大
加一个R
越串越大
越并越小
有三个电阻R1=10Ω、R2=20Ω、R3=30Ω，连入电路后所能获得的总电阻最大值和最小值分别是多少呢？
跟踪导练
解：根据越串越大，三个电阻都串联时最大。
Rmax=10Ω+20Ω+30Ω=60Ω
根据越并越小，三个电阻都并联时最小。
R
知识点二：电压表和电流表的电路结构
常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。
1.小量程电流表（表头）
①内阻:电流表内阻Rg
②量程：满偏电流 Ig
③量程：满偏电压Ug
④电路图符号：
G
= Ig Rg
（小量程电流表）
（又是小量程电压表）
2.把表头改装成电流表
需将表头并联一个阻值较小的分流电阻，改装成大量程的电流表
（1）改装后的量程：
（2）量程扩大的倍数：
（3）接入电阻的阻值：
（4）改装后的总电阻：
Ig
U
Rg
R
IR
I
U
A
I
RA
例题：若已知表头的Ig＝1mA、Rg=30Ω，若要改装成量程为0.6A的电流表。思考：表头应串联、还是并联电阻，对应接入的电阻值为多少？改装后的电流表内阻为多少？
思考：电流表G的能直接作为电流表测0.6A电流？
如果不能，怎么办？
并联一个电阻，分担一部分电流 （并联分流)
思考：当被测电压是0.6A时，指针应该指在哪里？
通过表头电流多少？其余的电流到哪去啦？
满偏，Ig，通过并联的电阻。
思考：并联分流的电阻为多少？
IR=I - Ig=(0.6-0.001)A=0.599A
思考：改装后的电流表内阻RA是多大？
例题：若已知表头的Ig＝1mA、Rg=30Ω，若要改装成量程为0.6A的电流表。思考：表头应串联、还是并联电阻，对应接入的电阻值为多少？改装后的电流表内阻为多少？
5.0×10-2Ω
5.0×10-2Ω
思考：当指针满偏时，改装后的电流表测得的电流应该是多少？半偏呢？某一位置呢？
　 　　　 表头电流 电流表的测量值
指针满偏
指针半偏
某一位置
0.5mA
1mA
0.6A
0.3A
Ix
600Ix
Ix
U
Rg
R
IR
I
3.把表头改装成电压表
需将表头串联一个阻值较大的分压电阻，改装成大量程的电压表
Ig
U
Ug
UR
Rg
R
U
Rv
V
I
（1）改装后的量程：
（2）量程扩大的倍数：
（3）接入电阻的阻值：
（4）改装后的总电阻：
例题：若已知表头的Ig＝1mA、Rg=30Ω，若要改装成量程为3V的电压表。思考：表头应串联、还是并联电阻，对应接入的电阻值为多少？改装后的电压表内阻为多少？
思考：电流表G的满偏电压为多少，能直接接在3V的电压两端吗？不能，怎样办？
Ug=IgRg=0.01V
不能直接接3V。
串联一个电阻，分担一部分电压 （串联分压)
思考：当被测电压是3V时，指针应该指在哪里？通过表头电流多少、表头两端的电压为多少？其余的电压到哪去啦？
满偏，Ig、Ug，分在串联的电阻两端。
思考：串联分压的电阻为多少？
思考：改装后的电压表内阻RV是多大？
Rv= Rg+R = 3.0×103Ω
例题：若已知表头的Ig＝1mA、Rg=30Ω，若要改装成量程为3V的电压表。思考：表头应串联、还是并联电阻，对应接入的电阻值为多少？改装后的电压表内阻为多少？
思考：当指针满偏时，改装后的电压表测得的电压应该是多少？半偏呢？某一位置呢？
　 　　　 表头电流 电压表的测量值
指针满偏
指针半偏
某一位置
0.5mA
1mA
3V
1.5V
Ix
3000Ix
U=IxRv
V
U
Rv
Ix
4.电压表、电流表的改装及其特点
项目 小量程电流表G 改装成大量程电压表V 小量程电流表G
改装成大量程电流表A
电路结构
R的作用 分压 分流
5.电表改装问题的几点提醒
(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R与表头串联电路的总电压；改装后电流表的量程指R与表头并联电路的总电流。
(3)改装为电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大
(4)改装为电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大
1.有一满偏电流Ig=5mA,内阻Rg=400Ω的电流表G,若把它改装成量程为10V的电压表,应 一个 Ω的分压电阻,该电压表的内阻为 Ω;若把它改装成量程为3A的电流表,应 联一个 Ω的分流电阻,该电流表的内阻为 Ω
串
并
1600
2000
0.668
0.667
跟踪导练
跟踪导练
2.(多选)如图所示，虚线框内为改装好的电表，M、N为新电表的接线柱.已知灵敏电流计G的满偏电流为200 μA，内阻为495.0 Ω，电阻箱读数为5.0 Ω.根据以上数据计算可知改装好的电表（ ）
A.电压量程为1 mV
B.电压量程为99 mV
C.电流量程为20 mA
D.电流量程为2 μA
BC