3.4 电阻的串联和并联 课件(共56张PPT)-2024-2025学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

(共56张PPT)
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。
3.4 电阻的串联和并联
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。
S
S1
L1
S2
L2
A
B
1．试分析串联电路中电流的特点．
【答案】导线与电源连通后，导线内部很快形成沿导线切线方向的电场，导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，
在恒定电流电路中各处电荷的
分布是稳定的．因此在相等的时间
内通过串联电路各部分的电荷量
必须相等．
故有串联电路各处的电流相等．
0
1
2
3
q0
q1
q2
q3
I0 = I1 = I2 = I3
q0 = q1 = q2 = q3
2．从电势的角度探究
串联电路的电压特点．
U01＝φ0－φ1，
U12＝φ1－φ2，
U23＝φ2－φ3，
U01＋U12＋U23＝φ0－φ3，
所以U01＋U12＋U23＝U03
或U总＝U1＋U2＋U3，
即串联电路两端的总电压等于各用部分电压之和．
串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和
I
U
U1
U2
R1
R2
当两个电阻串联至电路时，若将其看为一个整体，则此时的电阻为R，此时的电压为U，则有：
R=R1+R2
U=U1+U2
R
U
I
3.串联电路的电阻特点
1.电阻的串联：把几个电阻依次首尾连接
①在串联电路中，各处电流相等，即I＝I1＝I2＝…＝In。
②总电压等于各部分电压之和，即U＝U1＋U2＋…＋Un，各个电阻两端的电压跟它的阻值成正比。
③总电阻等于电路中各部分电阻之和，即R＝R1＋R2＋…＋Rn。
一.电阻的串、并联：
电阻分压器：
一.电阻的串、并联：
串联电路中各电阻两端电压和电阻成正比
串联电路中每一个电阻都要分担一部分电压，电阻越大，分担的电压就越多，这就是串联电路的分压作用。
C
C
例3.(多选)电阻R1、R2、R3串联在电路中．已知R1＝10 Ω、R3＝5 Ω，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为12 V，则(　　)
A．电路中的电流为0.6 A
B．电阻R2的阻值为20 Ω
C．三只电阻的总电压为21 V
D．电阻R3两端的电压为4 V
ABC
2.电阻的并联：
把几个电阻的一端 连在一起，另一端也连在一起，再将两端接入电路的连接方式
0
1
2
3
I0 = I1 + I2 + I3
q0 = q1 + q2+ q3
总电流等于各支路的电流之和
0
1
2
3
U
6
5
4
U=U1=U2=U3
所以有
φ0 =φ1 =φ2 = φ3
φ4 =φ5 =φ6
左边
右边
并联电路总电压与各支路的电压相等
并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
I
I1
I2
R1
R2
U
当两个电阻并联至电路时，若将其看为一个整体，则此时的电阻为R，此时的电压为U，则有：
I=I1+I2
并联电路的电阻特点
R
U
I
2.电阻的并联：
把几个电阻的一端 连在一起，另一端 也连在一起，再将两端接入电路的连接方式
若只有两个电阻并联，则
电阻分流器：
在电路中并联一个电阻R，电流就多了一条通路，可以分去干路中的一部分电流，并联电阻的这种作用叫作分流作用，起分流作用的电阻叫作分流电阻．
并联电路中通过各支路的电流和各支路的电阻成反比
I1R1=I2R2 = …… =InRn =U
3.串、并联电路的几个有用结论：
A
R23＝R2＋R3＝4 Ω
R1234＝R1＋R234＝6 Ω
二.电阻串、并联的应用
（一）利用滑动变阻器控制电路中的电流与电压
V
S
R
Rm
P
U
a
b
Rp
滑动变阻器的最大阻值是Rm，滑片P移动过程中，阻值为R的电阻两端电压UR的变化范围？
解：RP与R串联，通过它们的电流相等
1.滑动变阻器的限流接法
当RP=0时(b端)，UR=U (最大)
当RP=Rm时(a端) ，UR= (最小)
R与滑动变阻器的右部分电阻串联，滑动变阻器左部分被短路（或断路）。
总结：限流接法是通过调节滑动变阻器接入电路中的有效电阻，即右边红色部分，来限制电流
2.滑动变阻器的分压接法
V
a
b
P
S
R
U
Rm
V
a
b
P
S
R
U
a
b
S
U
V
2.滑动变阻器的分压接法
滑动变阻器的最大阻值是Rm，滑片P移动过程中，阻值为R的电阻两端电压UR的变化范围？
V
a
b
P
S
R
U
RP=0时，
R被短路，
UR=0
V
a
b
P
S
R
U
RP= Rm时，
R与Rm并联，
UR=U
V
a
b
P
S
R
U
Rm
总结：总电压U被滑动变阻器分为两部分，左边所分得的电压与电阻电压相同，通过调节左边部分的电阻，改变待测电阻所分得的电压。
限流接法：
通过调节滑动变阻器接入电路中的有效电阻，即右边红色部分，来限制电流
分压接法:
电源总电压被滑动变阻器分为两部分，左边所分得的电压与电阻电压相同，通过调节左边部分的电阻，改变待测电阻所分得的电压
闭合S前触头在b端
闭合S前触头在a端
限流接法：
分压接法:
滑阻的电阻不能太大，不能太小
电流、电压不能从零开始调节,
调节范围较小.
但电路结构较为简单.
电能损耗较小。
滑阻的电阻越小，分压越方便
电流、电压能从零开始调节,调节范围较大.
但电路结构较为复杂.
电能损耗较大。
闭合S前
触头在b端
I从小开始变
闭合S前
触头在a端
从0开始分压
二.电阻串、并联的应用：
(二).电表的改装
1.表头：小量程的电流表G，简称表头
电流表G是根据通电线圈在磁场中受磁力矩
作用产生偏转的原理制成的，且指针偏角θ
与电流强度I成正比，即θ＝kI，故表的
刻度是 均匀 的
一般灵敏电流表（表头）能够测量的电流是微安级或毫安级，表头内阻在几十到几百欧姆之间，满偏电压也为微伏或毫伏级。用表头直接测量较大电压或电流，会把表头烧坏，因此必须进行改装。
U
Ig
V
分压电阻
(1)把表头改为电压表
满偏电压
分压电阻
电压表内阻
U=nUg
Rg
Ug
Ig
R
UR
3.表头的改装：
电表的改装——把电流表改为电压表
G
改装后的表盘需要做怎样的改变？
0
1
2
3
mA
0
1
2
3
V
（1）在电流计原刻度的基础上乘以（ +R）即可。
（2）满刻度处标改装后的量程，然后根据
小格数按比例等分即可。（量程和精确度）
0
0.2mA
0.4mA
0.6mA
Ug
A
I
Ug
I
Ig
IR
R
Rg
分流电阻
分流电阻
电流表内阻
若将量程扩大n倍， ，
则
(2) 表头改装成大量程电流表：
3.表头的改装：
把小量程的电流表改为大量程的电流表
（1）在原电流表原刻度的基础上乘以（1+ ）即可
（2）满刻度处标改装后的量程，然后根据
小格数按比例等分即可 （量程和精确度）
改装后的表盘需要做怎样的改变？
0
1
2
3
0.2mA
0.4mA
0.6mA
mA
A
0
0.2
0.4
0.6
测量较大的电压时，将表头 串联 一个较大的电阻，就改装成了电压表
3.表头的改装：
(1)把表头改为电压表
(2) 表头改装成大量程电流表：
测量较大的电流时，将表头 并联 一个较小的电阻，就改装成了量程较大的电流表
(3) 改装规律
电表改装问题的三点提醒：
(1) 电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可，无论是将表头改装成电压表还是电流表，都没有改变表头的参数，即表头的满偏电压Ug、满偏电流Ig都不发生变化，只是由分压或者分流电阻R承担了部分电压或电流。
(2)改装后的电压表的测量值是表头内阻Rg与R串两端的电压之和，
改装后的电流表的测量值是表头内阻Rg与R并的电流之和。
(3)改装后的电压表量程指
表头满偏时对应的R与表头串联电路的总电压；
改装后的电流表量程指
表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流。
三．对电流表和电压表的进一步认识
1.理想电表模型：电压表内阻 无限大 ，可视为 断路 ；电流表内阻 为零 ，可视为短路。因此，对于理想电表，其内阻对电路的影响 可忽略不计 ，这时它只负责 读数 。
2.实际电表：
（1）实际电表是以 灵敏电流表G（表头） 为核心的电阻系统。
（2）表头的核心部件是一个有一定电阻值的线圈，在电路中相当于一个 定值电阻Rg 。
表头串联一个定值电阻即为 电压表 ，
表头并联一个定值电阻为 电流表 。
（3）实际电表在电路中有双层角色：
①.实际电表就是一个 电表 ，能显示自身两端的电压或通过自身的电流；
②.实际电表又是一个 电阻 ，遵守欧姆定律，分析电路时不可忽略。
理想电流表相当于一根自报电流的导线，
实际电流表相当于一个自报电流的电阻。
理想电压表相当于自报电压的断路，
实际电压表相当于一个自报电压的电阻。
A
V
Rx
重新认识电流表与电压表的本质之后，不要只盯着它们的名字，要牢记其本质，为了更好对电表改装进行计算，要熟练在
实际电表图、
理想电表图、
改装电表图、
等效电表图、
之间进行切换。
实际电表：
理想电表：
改装电表：
等效电表：
Rx
Rx
RA
RV
G
G
Rx
电表改装一般分三个层面的改装:
1.基础改装:表头(或等效后的电流表)直接串或并联电阻，可直接用下面的改装方程进行秒杀.
2.双量程改装:表头分别串或并联不同电阻获得不同的量程，注意等效电路图。
3.多功能改装：同一个表头分别改装成电流表、电压表、欧姆表。多用电表的原理就在于多功能多量程的改装。
电表改装的定量计算主要分两种：
1.一种是根据所需的量程选择不同阻值的电阻进行串或并联改装，
2.另一种是根据所给电阻阻值计算出串或并联后所能达到的量程。
无论哪种改装，其本质都是欧姆定律以及改装方程的应用。
改装方程仅适用于单一表头直接串、并联电阻的改装，但现实中的改装有时会复杂些，这时我们可以用二次改装的思想，先把表头串、并联某个电阻改装成一个新表，要注意算出新表的三个参数（新电流、新电压、新内阻），然后在新表的基础上再次串、并联其他电阻，进行二次改装。用新表的参数代入改装方程即可。
例7 .(多选)把电流表改装成电压表时，下列说法正确的是(　　)
A．改装的原理是串联电阻有分压作用
B．改装成电压表后，原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了
C．改装后原电流表自身的电阻也增大了
D．改装后使用时，加在原电流表两端的电压最大值不变
AD
例8. [多选]如图所示，甲、乙两个电路都由一个灵敏电流计G和一个电阻箱R组成，它们中一个是测电压的电压表，另一个是测电流的电流表，那么以下结论中正确的是(　　)
A．甲表是电流表，R增大时量程增大
B．甲表是电流表，R增大时量程减小
C．乙表是电压表，R增大时量程减小
D．乙表是电压表，R增大时量程增大
BD
D
大于
等于
大于
等于
AD
例12.如图所示，电流表A1和A2是用相同的表头改装而成，量程分别为 0.6 A 和3 A，现将它们串联后用来测量电路的电流，则(　　)
A．两表头的指针示数相同，偏角之比1∶5
B．两表头的指针示数相同，偏角之比5∶1
C．两表头的指针的偏角相同，示数之比1∶5
D．两表头的指针的偏角相同，示数之比5∶1
B
C
1
0.85
例16. 如图所示是有两个量程的电压表，当使用a、b两个端点时，量程为0～3 V，当使用a、c两个端点时，量程为0～15 V。已知电流计的内阻Rg为100 Ω，满偏电流为1 mA，则电阻R1的阻值是________Ω，电阻R2的阻值是________Ω。
例18.某同学组装一个多用电表。可选用的器材有：微安表头(量程100 μA，内阻900 Ω)；电阻箱R1(阻值范围0～999.9 Ω)；电阻箱R2(阻值范围0～99 999.9 Ω)；导线若干。
要求利用所给器材先组装一个量程为1 mA的直流电流表，在此基础上再将它改装成量程为3 V的直流电压表。组装好的多用电表有电流1 mA和电压3 V两挡。
回答下列问题：
(1)在虚线框内画出电路图并标出R1和R2，其中*为公共接线柱，a和b分别是电流挡和电压挡的接线柱。
(2)电阻箱的阻值应取R1＝________Ω，R2＝________Ω。(保留到个位)
电表的校对
按如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．