物理人教版（2019）必修第三册11.4串联电路与并联电路（共60张ppt）

(共60张PPT)
第4节 串联电路和并联电路
第十一章 电路及其应用
新课引入
00.
根据电阻公式 ，如果把两个电阻R1、R2 串联 或（并联）后看成一个电阻，这个电阻跟R1、R2 应该是怎样的关系？
R1
R2
R2
R1
R=
R=
2.并联电路:
0
1
2
3
1.串联电路:
0
1
2
3
I0 = I1 = I2 = I3
串联电路中的电流处处相等
I0 = I1 + I2 + I3
并联电路的总电流等于各支路电流之和
串联与并联电路的电流
01.
2.并联电路:
1.串联电路:
U01=φ0－φ1
U12=φ1－φ2
U23=φ2－φ3
结论：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。
U01+U12+U23 =φ0－φ3 = U03
0
1
2
3
φ0
φ1
φ2
φ3
0
1
2
3
U
6
5
4
U=U1=U2=U3
φ0 =φ1 =φ2 = φ3
φ4 =φ5 =φ6
结论：并联电路的总电压 与各支路的电压相等
串联和并联电路的电压
02.
1.串联电路:
0
1
2
3
串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和
2.并联电路:
2
1
3
0
并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和
串联和并联电路的电阻
03.
思考1:由R=R1+R2可知，R比其中任一个导体的电阻R1和R2都要大，你能解释这是什么原因吗？
＋
＝
相当于增加了导体的长度
＋
＝
相当于增大了导体的横截面积.
思考2:R1和R2并联后R=
思考2:由 可知，R比其中任一个导体的电阻R1和R2都要小，你能解释这是什么原因吗？
思考4:n个相同电阻R并联的总电阻等于多少？
思考3:如果两个阻值相差很大的电阻并联(R1>>R2)，其结果有何特点？
两个阻值相差很大的电阻并联时总电阻与小电阻阻值接近。
如果是串联，情况又如何？
阻值与大电阻阻值接近
问题与思考
问题与思考
思考5:如果在保持原有并联电路中支路的数目不变，增大某一个支路中的电阻，则总电阻会增大还是会减小？
并联电路中，如果保持支路数目不变，增大某一个支路的电阻，则总电阻会增大。
问题与思考
思考6:如果在原有并联电路中增加一条支路（该支路电阻不为0），则总电阻会增大还是会减小？
并联电路中，如果保持原有支路不变，增加支路数目，则总电阻会减小。
串联电路
1电路图：
2电流关系：
I = I1 = I2 = I3
R1
R2
R3
3电压关系：
U= U1 + U2 + U3
4电阻关系：
结论1：总电阻大于其中任何一个电阻值
结论2：一个大电阻串联一个小电阻，
总电阻接近大电阻
R总= R1 + R2 + R3
并联电路
R1
R2
R3
I = I1 + I2 + I3
U= U1 = U2 = U3
结论1：总电阻小于其中任何一个电阻值
结论2：一个大电阻并联一个小电阻，
总电阻接近小电阻
满足怎样的分配规律？
串、并联电路中一个电阻增大，总电阻增大
1.电路图：
2.电流分配关系：
R1
R2
3.电压分配关系：
R1
R2
串联电路
并联电路






大本P96[例1] (对串、并联电路的理解及应用)如图所示的电路,电阻R1=10 Ω,R2=120 Ω,R3=60 Ω,另有一个电压恒定的电源。
(1)当C、D端短路时,A、B之间的等效电阻是多少
答案:(1)80 Ω(2)35 V
(2)当A、B端接入电源,测得C、D端断路时的电压为30 V,则电源电压是多少
串联电路 并联电路
电路图
I
U
R
P I ＝I1＝I2＝I3
I ＝I1＋I2＋I3
U ＝U1＋U2＋U3
U ＝U1＝U2＝U3
R ＝R1＋R2＋R3
P ＝P1 ＋ P2＋P3
专题一 电路化简
（1）无电流的支路化简时可去除；
无流支路电阻化简时看成一根导线
（2）等电势的各点化简时可合并；
（3）理想导线可任意长短；
（4）理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；
（5）电压稳定时电容器可认为断路。
（6）沿电流方向，电势降低。电路中，电源正极电势最高，负极电势最低。
常见处理方法
常用等效化简法-----
①寻找结点----三线交点。（从电源正极到负极）
②结点编号。用字母标出，等势同号。无电源可假设（在原电路上）
③结点排列。按电势高低自左到右排列（另画）
④寻找支路。电流从电势高处流到电势低处。 （在原图上）
⑤支路连线。将各结点间的支路画出；（新图上）
⑥元件归位。元件画到对应位置，完善电路。
结点排列法：
大本P106
B
①寻找结点
②结点编号
③结点排列
④寻找支路
思路
⑤支路连线
⑥元件归位
①寻找结点
②结点编号
③结点排列
④寻找支路
例1
挂件简化
⑤支路连线
⑥元件归位
专题二 电表的改装
图中的仪器是能显示微弱的电流的仪器——灵敏电流计（表头）。可以测量10-7~10-12A的微小电流。
表头有什么特点？它同我们常用的安培表、伏特表有没有关系呢？
一、电流计（表头）
（1）作用：测量微小的电压或电流，从电路的角度看，表头就是一个可以显示电流的电阻，遵从欧姆定律。
0
1
2
3
mA
（2）三个主要参数
（3）电路图符号：
G
Ug=Ig·Rg
一、电流计（表头）
①内阻 Rg ：表头的电阻
②满偏电流 Ig ：指针偏转到最大刻度时，流过表头的电流
③满偏电压 Ug ：表头通过满偏电流时，加在表头两端的电压，且 Ug = Ig Rg
改装
小量程电流表（表头）
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。
G
Rg
Ug
U
R
二.表头G改为电压表
方法：串联一个电阻，分担一部分电压
思考：如何能扩大电压表的量程？
例：有一个电流表G，内阻 Rg = 30 Ω，满偏电流 Ig = 1 mA。要把它改装为量程为 0～3 V 电压表，要串联多大电阻？改装后的电压表内阻多大？
满偏电压 Ug = Ig Rg
电阻 R 两端的电压 UR = U Ug
分压电阻 Ω
电表总阻值 R总 = Rg + R = 3×103 Ω
思考1：改装后的表盘需要做怎样的改变？
（1）在电流计原刻度的基础上乘以（Rg+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）
思考2：若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联多大阻值的电阻？
0
1
2
3
mA
0
1
2
3
V
U
Rg
R
Ug
UR
Ig
G
二.表头G改为电压表
例：如果给电压表串联一个阻值等于电压表内阻的电阻，它的量程变为多大？刻度盘上的是数字怎么改？
6V;
1、2、3——2、4、6
二.表头G改为电压表
三.表头G改为电流表
方法：并联一个电阻，分担一部分电流
I
G
Ig
Rg
R
思考：如何能扩大电表的量程？
课本P70:有一个电流表G，内阻Rg=30Ω，满偏电流Ig=1mA。要把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？
IR
R=
G
Rg
Ig
I
通过电阻R 的电流
IR=I - Ig=(0.6-0.001)A=0.599A
分流电阻
0.050Ω
改装后的安培表内阻
0.050Ω
（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）
0
0.2
0.4
0.6
A
0
1
2
3
mA
问题2：若将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A，需要并联多大阻值的电阻？
问题1：改装后的表盘需要做怎样的改变？
三.表头G改为电流表
例2.如果给电流表并联一个阻值等于电流表内阻的电阻，它的量程变为多大？刻度盘上的是数字怎么改？
6A;
1、2、3——2、4、6
电表的改装
[例2] (对改装电流表、电压表量程的计算)如图所示,电流表A的量程为0～0.6 A,内阻为 1 Ω,R1的阻值为0.5 Ω,R2=2 Ω,则下列分析正确的是(　 　)
A.将接线柱1、2接入电路时,接线柱1、2间最大电流为1.2 A
B.将接线柱1、2接入电路时,接线柱1、2间最大电流为0.9 A
C.将接线柱1、3接入电路时,接线柱1、3间最大电压为1.8 V
D.将接线柱1、3接入电路时,接线柱1、3间最大电压为4.2 V
「大本P98例2」
√
10.(多选)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,改装好后把它们按图示接入电路,则(　 　)
A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B.电流表A1的偏转角等于电流表A2的偏转角
C.电压表V1的读数大于电压表V2的读数
D.电压表V1的偏转角大于电压表V2的偏转角
「小本P235.10」
ABC
5.一个电流表由表头G和分流电阻R并联而成,如图所示。若在使用中发现该电流表的读数总是比准确值稍大一点,则应该采取下列哪种方法加以校正(　　)
A.在R上并联一个比R大得多的电阻
B.在R上并联一个比R小得多的电阻
C.在R上串联一个比R大得多的电阻
D.在R上串联一个比R小得多的电阻
「小本P233.5」
A
「课本P71.4」
「课本P71.5」
17.(12分)如图所示是三量程直流电表的原理图,三个量程分别是1 A、10 mA、10 V。已知表头G的满偏电流Ig=5 mA,内阻Rg=10 Ω。试确定定值电阻R1、R2、R3的阻值。
「小本P298.17」
改装成电压表V 改装成电流表A
内部电路
电阻R的作用
电阻R的计算
电阻R的数值
电表的总内阻
分流
分压
压串大，流并小
分压式
思考：为对改装好的电表的进行校准？该如何设计电路？
V
V1
A
分压式
A1
校对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．
改变变阻器R的滑片位置，使V 的示数分别为0.5V、 1.0V、 1.5V、 2.0V……核对改装电压表的示数是否正确，若改装的电压表满刻度3V时，标准电压表V的读数为3.1V，则百分误差
专题三 测量电路的两种接法
（第二课时）
V
思考：如何设计电路测量导体电阻？如何选择合适的仪器？
伏安法
思考1： 如何连接电流表？
V
A
V
A
电流表外接法
误差分析
<
减小误差
结论
电流表外接法：
测量值偏小，适用于相对电压表电阻较小的电阻
大内小外
V
A
电流表内接法
>
电流表内接法：
测量值偏大，适用于相对电流表电阻较大的电阻
测量电路设计
(1)直接比较法:
当Rx RA时,采用内接法,
当Rx RV时,采用外接法
判断电阻是大电阻还是小电阻的方法
情境1：已知电压表的电阻RV约为3KΩ，待测电阻Rx约为5 Ω，电流表的电阻RA约为5Ω，则测量电阻时为减小误差电流表应该外接还是内接？
思考2：如何判断一个电阻是大电阻还是小电阻呢？
情境2：已知电压表的电阻RV约为3KΩ，待测电阻Rx约为500 Ω，电流表的电阻RA约为100Ω，则测量电阻时为减小误差电流表应该外接还是内接？
已知电表内阻：
判断电阻是大电阻还是小电阻的方法
教学建议：先用特殊值定性分析，
在定理研究，即比较的是相对误差的大小
情境3：某同学在利用伏安法测电阻时，利用试触法确定电流表应该外接还是内接．当外接时如图(a)所示，V 的示数为2.2 V，A 的示数为5.0mA，改为内接时如图(b)所示，V 的示数为2.8 V，A 的示数为4.0mA，该同学要获得较精确的测量结果，应选取电流表内接还是外接？
判断电阻是大电阻还是小电阻的方法
(3)试触法:（未知表内阻）
若电流表示数变化明显,，电流表内接;
若电压表示数有明显变化,电流表外接。
情境4：某同学在利用伏安法测电阻时，发现电流表的内阻已知，应选取电流表内接还是外接？
电压表内阻已知
外接
电流表内阻已知
内接
若电压表的内阻已知，应选取电流表内接还是外接？
判断电阻是大电阻还是小电阻的方法
[例3] (电流表的内、外接法)(多选)图甲、乙为伏安法测量电阻时的两种不同接法。所用的电压表内阻约为5 000 Ω,电流表内阻约为0.5 Ω。今有一阻值约为500 Ω的待测电阻Rx,采用不同电路比较(　 　)
A.用图甲电路进行测量,测量误差小
B.用图乙电路进行测量,测量误差小
C.若用图甲电路进行测量,测量值比真实值偏大
D.若用图乙电路进行测量,测量值比真实值偏大
「大本P98」
√
√
7.为测某电阻R的阻值,分别连接成如图所示的甲、乙两电路,在甲电路中电压表和电流表的示数分别为12 V、0.15 A,乙电路中两电表示数分别为10 V和0.20 A,为了减少测量误差,下列说法正确的是(　　)
A.应选用甲电路,其真实值小于80 Ω
B.应选用乙电路,其真实值大于50 Ω
C.应选用甲电路,其真实值大于80 Ω
D.应选用乙电路,其真实值小于50 Ω
「小本P234.7」
A
已知待测电阻阻值范围
大内
小外
内接、外接都可
不知待测电阻阻值范围
电压表示数变化明显
小外
电流表示数变化明显
大内
电压表内阻已知
外接
电流表内阻已知
内接
电表内阻已知
判断电阻是大电阻还是小电阻的方法
专题四 滑动变阻器的两种接法：限流式和分压式
思考：如何获取多组实验数据？
限流式接法
控制电路的设计
V
A
缺陷：U、I无法调到0
思考3：如何尽可能使电压范围尽可能大，
调到0？
思考1： 如何连接滑动变阻器？
RP
RL
U
思考2：试计算灯泡两端电压调节范围
引导：灯泡两端电压无法调到零，是因为灯泡也有电阻，如何灯泡电阻也是能调的，且能调到零，其两端电压就可以调为零
限流式接法
控制电路的设计
V
A
思考3： 设计滑动变阻器的接法，使灯泡两端电压调节范围尽
可能大？
RP
RL
U
缺陷：U、I无法调到0
U
R
R
R
0
1
2
3
4
RL
×
优点：U、I可由0调到最大
分压式接法
思考4： 什么时候选择分压式？什么时候选择限流式？
分压式接法
V
限流式接法
控制电路的设计
缺陷：U、I无法调到0
优点：结构简单、节能
优点：电压、电流调节范围大，调到0
缺点：结构复杂、费电
A
选择原则：
（1）题目要求电路电流或电压从零开始连续调节时，必须采用分压式接法。
例如：描绘伏安特性曲线，电表的校准
一般优先选择限流式，如下几种情况例外
（2）用限流式时，无论怎么调都超过了电表的量程
控制电路的设计
Ux
Lap
RP=5Ω
RP=40Ω
RP=500Ω
Rx
a
b
Rx=20Ω
RP=5Ω
RP=40Ω
RP=500Ω
分压式接法中，保证安全的前提下，选择最大值小的滑动变阻器
限流式接法中，保证安全的前提下，选择最大值与待测电阻接近的
分压式接法
V
限流式接法
控制电路的设计
缺陷：U、I无法调到0
优点：结构简单、节能
优点：电压、电流调节范围大，调到0
缺点：结构复杂、费电
A
选择原则：
（1）题目要求电路电流或电压从零开始连续调节时，必须采用分压式接法。
例如：描绘伏安特性曲线，电表的校准
（3）
一般优先选择限流式，如下几种情况例外
（2）用限流式时，无论怎么调都超过了电表的量程
[例4] (滑动变阻器限流式和分压式接法)甲、乙两电路图分别是滑动变阻器的两种连接方式。下列说法正确的是(　 　)
A.图乙电路中的滑动变阻器采用“一上一下”的连接方式
B.在闭合开关前,甲、乙两图中滑片P都应置于b端
C.Rx阻值远大于滑动变阻器阻值时,选择图甲电路连接
D.甲、乙两图中待测电阻Rx两端的电压都可以调到零
「大本P100」
√
专题五 仪器的选择
（1）安全
不超过电表的量程
（2）精确
测量值超过电表的2/3量程,最好超过3/4量程
Imin 、Umin
Imax 、Umax
（3）方便
分压式接法中，滑动变阻器满足安全的基础上选择最大阻值小的电阻
限流式接法中，滑动变阻器满足安全的基础上选择最大阻与待测电阻接近的电阻
选择原则
方法提炼：
思维起点：
电源
(1)待测电阻 (约100Ω)
(2)直流毫安表(量程10mA，内阻50Ω)
(3)直流电压表(量程3V，内阻5kΩ)
(4)直流电源(输出电压6V，内阻可不计)
(5)滑动变阻器(阻值范围15Ω，允许最大电流1 A)
(6)开关一个，导线若干
根据器材的规格和实验要求，在本题的实物图上连线．
【例】图为用伏安法测量一个定值电阻阻值的实验所需的器材实物图，器材规格如下：
题型一：电路设计 实物连接
要点：
1、电流表内外接的选择：
2、限流接法和分压接法的选择：
3、连接实物图：
比较项目 限流式接法 分压式接法
电路
电压调节的范围
连接方法
电能损耗
电路连接
小结：控制电路（滑动变阻器的接法）的选择
电源负担轻
电源负担重
简便
复杂
一上一下
一上两下
1
3
2
4
1
3
2
4
比较项目 电流表内接法 电流表外接法
电路
误差来源
测量结果
适用条件
小结：测量电路（电流表内外接法）
R测＝U/I＞Rx 偏大
R测＝U/I＜Rx 偏小
电流表的分压
电压表的分流
给阻值，看比值 ，与比值大表近接；
无阻值，看变化，与变化大表近接；
大电阻
小电阻