《学霸笔记 同步精讲》第11章 电路及其应用 4.串联电路和并联电路（课件）高中物理人教版必修三

(共35张PPT)
4.串联电路和并联电路
课标定位
1.知道串、并联电路的电流、电阻和电压特点。
2.掌握串、并联电路的相关计算。
3.了解电流表(表头)的原理,知道什么是满偏电流和满偏电压。
4.理解表头改装成常用电压表和电流表的原理,会求分压电阻和分流电阻的阻值。
素养阐释
1.通过推导串、并联电路的电流、电阻和电压的规律,培养物理观念。
2.通过分析电压表和电流表的结构,理解其工作原理,培养科学思维。
3.通过探究对表头改装的过程,培养科学探究能力。
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、串联电路和并联电路的特点
二、电压表和电流表的电路结构
1.小量程电流表G(表头)的三个参数
(1)电流表的内阻:电流表G的电阻Rg叫作电流表的内阻。
(2)满偏电流:指针偏转到最大刻度时的电流Ig叫作满偏电流。
(3)满偏电压:电流表G通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug叫作满偏电压。由欧姆定律可知,Ug= IgRg 。
2.改装原理
(1)电压表:给表头串联一个电阻。
(2)电流表:给表头并联一个电阻。
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)在电路中的任何一个位置串联一个电阻时,电路中的总电阻一定变大。(　　)
(2)两并联电阻的电流与电阻成反比,两串联电阻的电压与电阻成正比。(　　)
(3)把小量程的电流表改装成大量程的电流表需串联一个电阻。(　　)
(4)若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表,则原电流表的满偏电压增大。(　　)
√
×
√
×
2.每年春节期间,大街小巷的树上都挂满了装饰用的小彩灯,当夜幕降临的时候,火树银花,非常好看。这些小彩灯的额定电压一般只有几伏,但大多数都使用了220 V的家用照明电路,这些小彩灯是怎样连接的
提示:小彩灯串联连接。
3.把一个小量程的电流表改装成一个大量程电压表后,通过校对发现电压表量程偏大,若要符合改装要求,怎么办
提示:电压表改装利用的是串联电路正比分压的特点,改装后的电压表量程偏大,说明串联电阻偏大,应该换用阻值小的符合改装要求的电阻。
合作探究·释疑解惑
知识点一
知识点二
对串、并联电路的理解
问题引领
如图所示,图甲为电阻R1、R2、R3组成的串联电路;图乙为电阻R1、R2、R3组成的并联电路。
(1)图甲中总电压U与各电阻两端电压UR1、UR2、UR3存在怎样的关系 各电阻两端电压与电阻存在怎样的关系
(2)图乙中总电流I与各支路电流I1、I2、I3存在怎样的关系 各支路的电流与电阻存在怎样的关系
提示:(1)U=UR1+UR2+UR3　各电阻两端电压与电阻成正比。
(2)I=I1+I2+I3　各支路的电流与电阻成反比。
归纳提升
1.串联电路、并联电路总电阻的比较
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。
推导:在串联电路中,由于U1=I1R1,U2=I2R2,U3=I3R3,…,Un=InRn,I=I1=I2=…=In,所以有
(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。
典型例题
【例题1】 由四个电阻连接成的电路如图所示。R1=8 Ω, R2=4 Ω,R3=6 Ω,R4=3 Ω。

(1)求a、d之间的总电阻。
(2)如果把42 V的电压加在a、d两端,那么通过每个电阻的电流是多少
答案:见解析
处理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。
【变式训练1】 三个阻值都是6 Ω的电阻可以用不同的方法连接起来,等效电阻(即总电阻)等于4 Ω是下图中的(　　)

答案:C
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,故应选C。
电流表和电压表的改装
问题引领
右图为一个满偏电流为3 mA,电阻为100 Ω的表头。现在欲用它作为电压表测量3 V的电压,能直接测量吗 若不能,应采取什么措施
提示:不能。因表头的满偏电压Ug=IgRg=0.3 V,不能直接测量3 V的电压,应给表头串联一个阻值合适的分压电阻。
归纳提升
两表改装对比
典型例题
【例题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
(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
答案:见解析
解析:(1)由题意知电流表G的满偏电压Ug=IgRg=0.03 V
改装成量程为0~3 V的电压表,当达到满偏时,分压电阻R的电压UR=U-Ug=2.97 V
改装后电压表的内阻RV=Rg+R=1 000 Ω。
(2)改装成量程为0~0.6 A的电流表,当达到满偏时,分流电阻R'的分流IR'=I-Ig=0.597 A
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,切记通过表头的满偏电流Ig是不变的。
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。
【变式训练2】 一个电流表的满偏电流Ig=1 mA,内阻为500 Ω,要把它改装成一个量程为10 V的电压表,则应在电流表上
(　　)
A.串联一个10 kΩ的电阻
B.并联一个10 kΩ的电阻
C.串联一个9.5 kΩ的电阻
D.并联一个9.5 kΩ的电阻
答案:C
解析:把一个电流表改装成一个电压表,要串联一个电阻,可知B、D错误。通过电流表的电流为Ig时,电流表表头两端的电压
Ug=IgRg=1×10-3×500 V=0.5 V
串联电阻R分担的电压
UR=U-Ug=10 V-0.5 V=9.5 V
课 堂 小 结
随 堂 练 习
1.(串、并联电路的特点)(多选)下列说法正确的是(　　)
A.一个电阻和一根理想导线并联,总电阻为零
B.并联电路任一支路的电阻都大于电路的总电阻
C.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻也增大
D.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),则总电阻一定减小
答案:ABC
解析:由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路中的任意一个分电阻的阻值都要小且任一支路电阻增大时(其他支路不变),总电阻也增大,所以A、B、C正确,D错误。
2.(电表的改装)把表头G改装成大量程电流表时,下列说法正确的是(　　)
A.改装原理为并联电阻能增大通过G的电流
B.改装成电流表后,表头G本身允许通过的最大电流变小
C.改装后,表头G自身的电阻减小了
D.改装后使用时,表头G本身的参量都不改变,整个并联电路允许通过的电流增大了
答案:D
解析:把表头G改装成大量程的电流表时,只是并联了一个分流电阻,使整体并联电路允许通过的最大电流增大,但表头的各参量都不变,故D正确,A、B、C错误。
3.(串、并联电路的计算)三个电阻按照如图所示的电路连接,其阻值之比为R1∶R2∶R3=1∶3∶6,则电路工作时,通过三个电阻R1、R2、R3的电流之比I1∶I2∶I3为(　　)
A.6∶3∶1 B.1∶3∶6
C.6∶2∶1 D.3∶2∶1
答案:D
解析:R2与R3并联,两电阻中电流之比等于电阻的反比,故I2∶I3=R3∶R2=2∶1;R1中电流等于R2和R3中电流之和,故I1∶I2∶I3=3∶2∶1。
4.下图为电流表与电压表合一的电表,灵敏电流表G的内阻Rg=120 Ω,满偏电流Ig=3 mA,电压
表量程是0~6 V,电流表量程是0~3 A。
(1)双刀双掷开关S接到哪边是电流表
接到哪边是电压表
(2)求R1和R2的值。
答案:(1)双刀双掷开关S接到a、b是电压表,接到c、d是电流表　(2)1 880 Ω　0.12 Ω
解析:开关S接到a、b时,电流表G与R1串联,为电压表。
由欧姆定律,得U=Ig(Rg+R1)