17.4 欧姆定律在串、并联电路中的应用 课件(共34张PPT) 2023-2024学年物理人教版九年级全一册

(共34张PPT)
欧姆定律在串、并联电路中的应用
第4节
第十七章　欧姆定律
1.结合如图所示电路图，回答问题。
(1)串联电路的电流规律： (用公式表示)。
(2)串联电路的电压规律： (用公式表示)。
I＝I1＝I2
U＝U1＋U2
2.结合如图所示电路图，回答问题。
(1)并联电路中的电流规律： 。
(2)并联电路中的电压规律： 。
3.欧姆定律：导体中的电流，跟导体两端的电压成 ，跟导体的电阻成 。
表达式：I＝ ，导出公式： 和 。
I＝I1＋I2
U＝U1＝U2
正比
反比
U＝IR
一、欧姆定律在串联电路中的应用
1.在串联电路中的总电阻与各个电阻有什么关系呢？提出猜想，说出你的猜想依据。
提示　(1)串联电路中，串联的电阻越多，总电阻越大。
(2)串联电路中，串联的电阻数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
(3)电阻串联后相当于增加了导体的长度，故串联后的总电阻大于任何一个分电阻，如图所示。
2.请思考并证明1的猜想。证明猜想分成：理论推导、实验验证两个部分。
(1)理论推导：
①结合电路图中所标示的物理量，由欧姆定律可知U1＝ ，U2＝ 。
②用R表示R1和R2的等效电阻，则U＝ 。
③用U＝U1＋U2，可得IR＝ ＋ ，因为I＝I1＝I2，可推出R＝ 。
I1R1
I2R2
IR
I1R1
I2R2
R1＋R2
(2)实验证明：
步骤1：连接如图甲所示的电路R1＝10 Ω，R2＝20 Ω，闭合开关，电流表示数为0.1 A。
步骤2：用电阻箱如图乙代替R1、R2，同样使电流表示数达到0.1 A。
步骤3：找出电阻箱阻值R和R1、R2的关系。
【总结】
电阻箱R和R1、R2产生了相同的效果，即R＝R1＋R2。如果串联的更多那就一直加下去即有R总＝R1＋R2＋…＋Rn。
结合理论推导和实验结论可知：有n个电阻串联，总电阻等于各个分电阻之 。
数学表达式：R＝ 。
和
R1＋R2＋……＋Rn
二、欧姆定律在并联电路中的应用
1.在并联电路中的总电阻与各支路电阻有什么关系呢？你的猜想是什么呢？提出猜想，说出你的猜想依据。
提示　(1)并联电路中，并联的电阻越多，总电阻越小。
(2)并联电路中，并联的电阻数量一定，某一电阻增大，总电阻会随之增大。
(3)电阻并联后相当于增加了导体的横截面积，故并联后的总电阻小于任何一个分电阻，如图所示。
2.请以“串联电路电阻规律”的证明为例证明你的猜想。
结合电路图进行如下证明。
理论推导：
因为在并联电路中：I＝I1＋I2　U＝U1＝U2
实验证明：
步骤1：连接如图丙所示的电路R1＝3 Ω，R2＝6 Ω，闭合开关，电流表示数为1.5 A。
步骤2：如图丁用电阻箱代替R1、R2，同样使电流表示数达到1.5 A。
步骤3：找出电阻箱阻值R和R1、R2的关系。
【总结】
结合理论推导和实验结论可知：并联电阻中总电阻的倒数等于各并联电路的 。
数学表达式： ＝ 。
若只有两个电阻R1和R2并联，则总电阻R总＝ 。
若有n个相同的电阻R0并联，则总电阻为R总＝ 。
倒数之和
例1　如图所示，电阻R1为20 Ω，电源两端电压为12 V。开关S闭合后，求：
(1)当滑动变阻器R接入电路的电阻R2为40 Ω时，
通过电阻R1的电流I；
答案　0.2 A
解析　由电路图知，电阻R1与滑动变阻器串联在电路中，当变阻器接入电路的阻值R2＝40 Ω时，电路中的总电阻R＝R1＋R2＝20 Ω＋40 Ω＝60 Ω，
则电路中的电流即通过电阻R1的电流
(2)当滑动变阻器接入电路的电阻R3为20 Ω时，通过电阻R1的电流I′。
答案　0.3 A
解析　当变阻器接入电路的阻值R3＝20 Ω时，
电路中的总电阻R′＝R1＋R3＝20 Ω＋20 Ω＝40 Ω，
则电路中的电流即通过电阻R1的电流
例2　如图所示电阻R1为10 Ω，电源两端电压为12 V。开关S闭合后，求：
(1)当滑动变阻器R接入电路电阻R2为40 Ω时，通过电阻R1的电流I1和电路的总电流I；
答案　1.2 A　1.5 A
解析　由电路图可知，该电路为并联电路。
电路的总电流为I＝I1＋I2＝1.2 A＋0.3 A＝1.5 A。
(2)当滑动变阻器R接入电路电阻R3为20 Ω时，通过电阻R1的电流I1′和电路的总电流I′。
答案　1.2 A　1.8 A
电路的总电流为I′＝I1′＋I2′＝1.2 A＋0.6 A＝1.8 A。
例3　如图所示的电路中，电源电压不变，电阻R1的阻值为20 Ω。当断开开关S1和S2，闭合开关S3时，电流表的示数为0.5 A；当断开开关S2，闭合开关S1、S3时，电流表的示数为0.9 A。求：
(1)电阻R2的阻值。
答案　25 Ω
解析　当S1和S2断开，S3闭合时，R2断路，等效电路如图，
I1＝0.5 A，电源电压U＝ I1R1 ＝0.5 A×20 Ω＝10 V，
当S2断开，S1和S3闭合时，等效电路如图
R1 和R2并联， 流过R2的电流：
I2＝ I－I1＝0.9 A－0.5 A＝0.4 A，
(2)断开开关S1和S3，闭合开关S2时，加载在电阻R1两端的电压。
答案　4.4 V
解析　当S1、S3断开， S2闭合时，等效电路如图，
【名师点拨】用欧姆定律解答计算题
(1)注意事项：I、U、R都是指同一导体或同一段电路上对应同一状态下的物理量，且各单位统一。
(2)解题思路：
①审题并画出等效电路图，在图上标出已知量的符号、数值及未知量的符号，建立直观的物理图景。
②分析等效电路图中电阻的连接情况，根据欧姆定律和串、并联电路中电流、电压关系，列出方程。
【知识拓展】(1)串联电路的分压性质：
上式表明，在串联电路中，各电阻上分配的电压与电阻值成正比，即阻值越大的电阻分配到的电压越大；反之电压越小。
(2)并联电路的分流性质：
上式表明：在并联电路中通过各支路的电流与支路的电阻值成反比，即阻值越大的电阻分配到的电流越小，反之电流越大。
1.如图所示，把电阻R接入电源电压为6 V的电路中，电流表示数是0.3 A，如果需要让电路中的电流增大到0.8 A，可以采取的方法是(　　)
A.用一个20 Ω的电阻与R串联
B.用一个12 Ω的电阻与R串联
C.用一个20 Ω的电阻与R并联
D.用一个12 Ω的电阻与R并联
D
解析　电路中电流变大，所以需要并联电阻；由于
并联电路中各支路互不影响，并且干路电流等于各
支路电流之和，因此增加支路中的电流：I＝0.8 A－
0.3 A＝0.5 A，故并联电阻的阻值： 故选D。
2.(2023·菏泽期末)有两个定值电阻，甲标有“16 Ω，1.5 A”，乙标有“20 Ω，0.5 A”，两电阻串联时，两端能加的最大电压是(　　)
A.18 V B.57 V C.34 V D.40 V
A
解析　串联电路中电流处处相等，所以若将两个电阻串联起来，为保证电阻工作安全，电路中的最大电流为0.5 A，若取1.5 A，则乙电阻会被烧坏。电路的总电阻R总＝R甲＋R乙＝16 Ω＋20 Ω＝36 Ω，由欧姆定律可得，该串联电路两端允许加的最大电压U总大＝I大R总＝0.5 A×36 Ω＝18 V ，故A正确，B、C、D错误。
3.如图所示，一个内部具有电路结构的暗箱上有两个插孔，如果把电压表正确接上插孔，读数是2 V，如果把电流表正确接上插孔，读数是3 A，由此可以断定箱内电路是如图所示的哪一个电路(　　)
D
解析　A图中标有“＋”“－”两端之间接电压表示数是1.5 V，接电流表示数是3 A，与电压表的示数不符合；
B图中标有“＋”“－”两端之间接电压表示数是3 V，接电流表示数是1.5 A，与电压表、电流表的示数都不符合；
C图中标有“＋”“－”两端之间接电压表示数是3 V，接电流表示数是3 A，与电压表的示数不符合；
D图中标有“＋”“－”两端之间接电压表示数是2 V，接电流表示数是3 A，符合题意，故D正确。
4.如图所示，干路上的电流I＝0.3 A，电阻R1＝10 Ω，通过R1的电流为I1＝0.2 A，则电阻R1两端的电压为___ V，R2的阻值为____ Ω。
2
解析　根据欧姆定律可得，电阻R1两端的电压：U1＝I1R1＝0.2 A×10 Ω＝2 V，因为并联电路中干路电流等于各支路电流之和，所以通过R2的电流：I2＝I－I1＝0.3 A－0.2 A＝0.1 A，因为并联电路中各支路两端的电压相等，
20
(1)闭合开关，向油箱内加油，浮标会带动杠杆，使R的滑片向____移动，连入电路中的电阻变____，油量表示数变大，显示油量增加。
5.(2023·青岛期末)如图甲所示，是一种自动测定油箱内油量的装置，R0是定值电阻，R是转动式滑动变阻器，油量表是电流表改装而成。从油量表指针所指的刻度，就可以知道油箱内液面的高度，请回答：
下
小
解析　由电路图可知，定值电阻与滑动变阻器串联，油量表串联在电路中；当往油箱内加油时，油面上升，浮标向上移动，在杠杆的作用下滑片下移，变阻器连入电路中的电阻变小，电路中的总电阻变小，由欧姆定律可知，电路中的电流变大，显示油量增加。
(2)正常行车过程中，油量表指示一直满偏，检查发现油箱本身完好。最可能出现下列的故障是___。
A.R0短路 B.R0断路
C.R短路 D.R断路
C
解析　正常行车过程中，油量表指示一直满偏，说明电流表示数不变，由题可知，在电源电压不变时，电路中的电阻不变，即电路为定值电阻的简单电路，则电路故障为滑动变阻器R短路，故A、B、D不符合题意，C符合题意。
(3)如果使用电压表改装成油量表，依然能够达到油量增加，油量表示数增加的效果，油量表应当安装在什么位置？请你把电压表填在图乙合适位置上。
答案　见解析图
解析　当往油箱内加油时，油面上升，浮标向上移动，
在杠杆的作用下滑片下移，变阻器连入电路中的电阻变
小，根据串联电路的分压规律可知，滑动变阻器分担的
电压变小，定值电阻分担的电压变大，所以应该把电压
表并联到定值电阻的两端，如图所示。
6.如图所示电路，电源电压保持不变，电阻R1＝10 Ω，滑动变阻器R2的最大阻值为20 Ω，灯泡电阻不随温度变化。闭合开关S，当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P滑动到中点时，电流表的读数为0.4 A；当开关S1、S2都闭合，滑动变阻器的滑片P滑动到最右端
时，电流表的示数为0.9 A，求：
(1)电源电压为多少？
答案　8 V
解析　闭合开关S，当开关S1、S2都断开，滑动变阻器的滑片P滑动到中点时，R1与R2阻值的一半串联，电流表测电路中的电流，电源的电压U＝I(R1＋
(2)小灯泡的电阻是多少？
解析　当闭合开关S、S1、S2，滑动变阻器的滑片P滑动到最右端时，灯泡L与R2的最大阻值并联，电流表测干路电流，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，通过R2的电流I2＝ ＝0.4 A，因并联电路中干路电流等于各支路电流之和，
所以通过灯泡L的电流IL＝I′－I2＝0.9 A－0.4 A＝0.5 A，
答案　16 Ω