鲁科版高中物理必修第三册第3章恒定电流第4节串联电路和并联电路课件（46页ppt）

(共46张PPT)
第3章　恒定电流
第4节　串联电路和并联电路
核心素养：1.知道串、并联电路中的电流、电压和电阻的特点. 2.了解电压表、电流 表的电路结构. 3.通过复习、回忆初中学习的串、并联电路知识，分析推导出串、并 联电路的电压、电流和电阻的规律. 4.掌握把小量程电流表改装成电压表和大量程电 流表的方法.
第*页
研习任务一　串、并联电路的特点
合作　讨论
某用户家中有很多用电器：电灯、电视、洗衣机、电磁炉及电冰箱等.
　　思考：该用户家中的各种用电器采用什么连接方式？若电灯的灯丝断了，其他用 电器还能正常使用吗？
提示：在家庭电路中，各用电器都是并联的；若某一用电器烧坏，并不影响其他 用电器的正常工作.
教材　认知
1. 串联电路的特点和性质
电流 各处电流 ：即I＝
电压 总电压等于各部分电压 ，
即：U＝
总电阻 总电阻等于各电阻之和，即R＝
电压分
配关系
功率分
配关系
相等　
I1＝I2＝…＝In　
之和　
U1＋U2＋…＋Un　
R1＋R2＋…＋Rn　
I　
I2　
2. 分压作用：电阻阻值 ，分得的电压 .
越大　
越大　
核心　归纳
1. 串联电路、并联电路总电阻的比较
串联电路的总电阻R总 并联电路的总电阻R总
不同点 n个相同电阻R串联，总电阻R总＝nR
R总大于任一电阻阻值 R总小于任一电阻阻值
一个大电阻和一个小电阻串联时，总电阻 接近大电阻 一个大电阻和一个小电阻并联 时，总电阻接近小电阻
相同点 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
2. 串、并联电路中，电压和电流的分配关系
（1）串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比
（2）并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比
推导：在并联电路中，U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3，…，Un＝InRn，U1＝U2＝…＝ Un，所以有I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I总R总＝U.
研习　经典
[典例1]　如图所示电路中，已知R1＝5 Ω，R2＝12 Ω，电压表示数为2 V，电流表示数 为0.2 A，求：
（1）电阻R3的阻值；
12 Ω
（2）A、C两端的电压值.
4.4 V
[解析]　（2）UAC＝U1＋U2＝2 V＋2.4 V＝4.4 V.
名师点评
解决简单混联电路的方法
　　（1）准确地判断出电路的连接方式，画出等效电路图.
　　（2）准确地利用串、并联电路的基本规律、特点.
　　（3）灵活地选用恰当的物理公式进行计算.
A. A、B间电阻最小值为2.4 Ω
B. A、B间电阻最大值为2.4 Ω
C. A、B间电阻最小值为2.5 Ω
D. A、B间电阻最大值为2.5 Ω
D
第*页
研习任务二　小量程电流表（表头）的改装
合作　讨论
电压表
电流表
提示：因为是相同的电流表改装的电压表和电流表，指针偏角相同，说明通过的 电流I相同，所以表头G两端的电压（U＝IRg ）也相同.
核心　归纳
两表改装对比
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
扩大量程
的计算
电表的
总内阻 RV＝Rg＋R
使用 并联在被测电路中“＋”接线柱 接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从 “＋”接线柱流入
研习　经典
[典例2]　有一电流表G，内阻Rg＝10 Ω，满偏电流Ig＝3 mA.
（1）要把它改装成量程为0～3 V的电压表，应串联一个多大的电阻？改装后电压表 的内阻是多大？
990 Ω　1 000 Ω
（2）要把它改装成量程为0～0.6 A的电流表，需要并联一个多大的电阻？改装后电 流表的内阻是多大？
0.05 Ω
0.05 Ω
名师点评
电表改装问题的三点提醒
　　（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）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.
　　（3）改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压，改装后 的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流.
A. A1的读数和A2的读数相同
B. V1的读数和V2的读数相同
C. A1指针偏转角度和A2指针偏转角度相同
D. V1指针偏转角度比V2指针偏转角度大
C
第*页
课后提素养
基础　题组
√
×
×
√
√
×
2. 有R1、R2两个电阻，阻值分别为30 Ω、90 Ω，串联后接入某电路中，总电阻 为 Ω，通过两个电阻的电流之比为 ，两个电阻两端的电压之比 为 .
3. 将一块内阻为600 Ω、满偏电流为5 mA的电流表G改装成量程为6 V的电压表，应 该串联的电阻值为 Ω.
120　
1∶1　
1∶3　
600　
中档　题组
A. R1∶R2＝1∶3
B. R1∶R2＝3∶1
C. 将R1与R2串联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝1∶3
D. 将R1与R2并联后接于电源上，则电流比I1∶I2＝3∶1
解析：I－U图像的斜率表示电阻的倒数，由图像可得R1∶R2＝1∶3，故A项对，B项 错.R1与R2串联后电流相等，故C项错.R1与R2并联后电压相同，由公式U＝IR知，电流 与电阻成反比，故D项对.
AD
A. 电路的总电阻是5 Ω
B. 通过R2的电流是1.0 A
C. a、b两端的电压是20 V
D. a、c两端的电压是12 V
A
A. 电压表量程为1 mV
B. 电压表量程为50 mV
C. 电流表量程为1 μA
D. 电流表量程为10 mA
D
4. 一块满偏电流Ig＝1 mA、线圈电阻Rg＝100 Ω的小量程电流表.
（1）把它改装成满偏电压U＝10 V的电压表；
解析：（1）小量程电流表的满偏电压Ug＝IgRg＝0.1 V＜U，因此需要串联一个适当 的分压电阻，可将其改装成电压表，改装的电路如图所示，
见解析
（2）把它改装成满偏电流I＝0.6 A的电流表.
请画出电路图，并算出有关数据.
解析：（2）小量程电流表的满偏电流Ig＜I，要将其改装成大量程的电流表，应给其 并联一个适当的分流电阻，改装的电路如图所示，
第*页
课时作业
[基础训练]
A
B
C
D
解析：由电阻的串联、并联特点可知选项A中的总电阻为18 Ω，选项B中的总电阻为2 Ω，选项C中的总电阻为4 Ω，选项D中的总电阻为9 Ω，C正确，A、B、D错误.
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 若S1和S2都闭合，它是一个电压表
B. 若S1和S2都闭合，它是一个电流表
C. 若S1和S2都断开，它是一个电流表
D. 若S1和S2都断开，它是一个电压表
解析：由图示电路图可知，若电键S1和S2都闭合，电流表G与电阻R2并联，电阻起分 流作用，此时它是电流表，故A错误，B正确；由图示电路图可知，若电键S1和S2都 断开，电流计G与电阻R1串联，电阻起分压作用，此时它是电压表，故C错误，D正 确；故选BD.
BD
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 1∶6 B. 1∶9 C. 1∶3 D. 1∶2
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 23 V B. 24 V C. 25 V D. 26 V
解析：因为R1、R2、R3和R4串联，且R2＋R3＝R3＋R4，故R3和R4两端的电压也为10 V. a、b两点间电压是R1和R2两端电压与R3和R4两端电压之和，即（15＋10） V＝25 V.
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
A. 应串联一个0.1 Ω的电阻
B. 应并联一个0.1 Ω的电阻
C. 应串联一个1 800 Ω的电阻
D. 应并联一个1 800 Ω的电阻
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
甲
乙
D
B. 甲表是电流表，若增大接入电路的变阻箱R的阻值，则改装表的量程也将增大
C. 乙表是电压表，改装后的量程为Ig（ R0－Rg）
D. 乙表是电压表，若减小接入电路的变阻箱R的阻值，则改装表的量程也减小
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
甲
乙
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
8. 满偏电流为1 mA的表头的内阻为200 Ω，现把表头改装为0～3 V和0～15 V的双量 程电压表，电路图如图所示.则使用A、B两个端点时，对应的量程为 （填 “0～3 V”或“0～15 V”），R1的阻值为 Ω，R2的阻值为 Ω.
0～3 V
2 800
12 000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
解析：根据电压表改装原理，串联分压电阻越大，电压表量程越大，使用A、B两个 端点时，接入的分压电阻小，对应的量程为0～3 V.
根据电压表改装原理，当电压表量程为3 V时，有U1＝Ig（Ig＋R1）
R1的阻值为R1＝2 800 Ω
根据电压表改装原理，当电压表量程为15 V时，有U2＝Ig（Ig＋R1＋R2）
R2的阻值为R2＝12 000 Ω.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
[能力提升]
电压表
3 V
电流
表
1 A
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
10. 某电流表内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，如图甲、乙改装成量程为0.1 A和1 A的两个量程的电流表，试求：
（1）图甲中，R1和R2各为多少？
4.08 Ω　0.4 Ω
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
（2）图乙中，R3和R4各为多少？
0.41 Ω　3.67 Ω
解析：（2）按图乙接法，量程为1 A时，R4和 Rg串联后与R3并联；量程为0.1 A时，R3和R4串 联后与Rg并联，分别得
Ig（Rg＋R4）＝（1 A－Ig）R3
IgRg＝（0.1 A－Ig）（R3＋R4）
解得R3＝0.41 Ω，R4＝3.67 Ω.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
解析：（3）乙图接法较好.
甲图中，若开关接触不良而没有接通，或换量 程的过程中，电流将全部流经表头，可能把表 头烧坏.
（3）从安全角度分析，哪种改装方法较好？
见解析
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
11. 如图所示为实验室常用的两个量程的电压表原理图.当使用O、A两接线柱时，量 程为3 V；当使用O、B两接线柱时，量程为15 V. 已知电流表的内电阻Rg＝500 Ω，满 偏电流Ig＝100 μA. 求分压电阻R1和R2的阻值.
2.95×104 Ω　1.2×105 Ω
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11