人教版高中物理选修3-1课件 2．4串联电路和并联电路（共65张PPT）

(共65张PPT)
串联电路和并联电路
教学目标
经历串、并联电路的电流关系和电压关系的理论分析过程。
经历根据电流、电压关系和欧姆定律，推导串、并联电路的电阻关系的过程。理解串、并联电路的电阻关系。提高逻辑思维能力。
通过对电表改装的分析讨论，提高综合运用欧姆定律、电路串并联规律以及分析解决问题的能力。
教学重点
教学难点
熟练掌握串并联电路的特点，电阻的串并联的计算。
表头G?改装成大量程电压表V?和电流表A的原理，并会计算分压电阻和分流电阻。
知识回顾
欧姆定律
导体中的电流I??跟导体两端的电压U?成?_________?,跟导体的电阻R?成?_________。
决定式：
适用：
内容：
金属导电和电解液导电
正比
反比
什么是电路的串联？
知识回顾
把几个导体元件依次首尾相连的方式。
什么是电路的并联？
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的方式。
串联电路的电流、电压以及电阻有什么特点？
理解并掌握串联电路中的电压、电流、电阻关系。
掌握串联电路中的电压与电阻成正比。
掌握串联电路的分压公式。
串联电路的性质
电流关系：
串联电路的电流、电压、电阻关系
恒定电流电路内各处电荷的分布稳定。
电路中各处的电荷分布保持不变。
相同时间内通过0、1、2、3各点的电荷量必然相等。
串联电路各处的电流相同
串联电路的电流、电压、电阻关系
电压关系:
各点的电势与各点之间的电势差有什么关系?
串联电路中的电压关系?
串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和。
串联电路的电流、电压、电阻关系
电阻关系:
多个电阻串联呢?
串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和。
串联电路的电流、电压、电阻关系
串联电阻个数增多，总电阻如何变化？
总电阻增大
n个相同电阻(R)串联，其总电阻R=？
n个相同的电阻R串联R总＝nR
不同阻值的电阻串联，总电阻与其中最大电阻有何关系？
串联电路的电流、电压、电阻关系
试证明：串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比。
在串联电路中
而
...
问题与练习
下右图的电路常称分压电路，当a、b?间的电压为U?时，利用它可以在c、d?端获得0和U?之间的任意电压。试说明其中的道理。
在下左图中，电压之比?
?
?
??与电阻之比?
?
?
?
?
?
?
?有什么关系？
(1)
=
(2）设负载电阻为R0，变阻器下部分电阻未Rx，电路结构为R0与
?
?
?
?
Rx并联后，再与(R-Rx)串联，由串、并联电路的特点可得
所以Ucd?可以取0至U?的任意值。
问题与练习
当Rx=0?时Ucd?=0；当Rx=R?时Ucd?=U。?
并联电路的电流、电压以及电阻有什么特点？
知道并联电路的电压、电流、电阻关系。
知道并联电路电阻小于各支路的。
知道并联电路中某个电阻增大，总电阻增大。
并联电路的性质
电流关系：
电路各处的电荷量的分布保持恒定不变
在相同时间内流过干路0点的电荷量等于进入各支路1、2、3各点的电荷量之和
并联电路的总电流等于各支路电流之和
并联电路的电流、电压、电阻关系
+
...
并联电路的电流、电压、电阻关系
电压关系：
比较0、1、2、3点电势关系：
比较4、5、6点的电势关系：
并联电路的电压关系：
U=U1=U2=U3
并联电路的总电压与各支路的电压相等。
φ?4=φ?5=φ?6
φ?0=φ?1=φ?2=φ?3
并联电路的电流、电压、电阻关系
电阻关系
U=U1=U2
多个电阻并联呢?
并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。
并联电路的电流、电压、电阻关系
并联支路增多，总电阻如何变化？
R1和R2并联后R=？(若R1远大于R2，R=？）
n个相同电阻(R)并联，其总电阻R=？
n个相同的电阻R并联R总＝R/n
R1和R2并联后???R=
R1R2/(R1+R2）
总电阻减小
若R1远大于R2，R≈R2
并联电路的电流、电压、电阻关系
不同阻值的电阻并联，总电阻与其中最小电阻有何关系？
并联电路中,某一电阻增大，总电阻如何变化？
R总Rn增大??R总增大
并联电路的电流、电压、电阻关系
我们在实验室做电学实验用于连接电路的导线都是用多芯铜丝做成的,是什么道理?
多芯导线连接电路时,相当于多个相同的电阻并联,使电路中的总电阻减小。
并联电路的电流、电压、电阻关系
试证明：并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比。
在并联电路中
U?1=I?1R?1，U?2=I?2R?2，U?3=I?3R?3，……U?n=I?n?R?n
I?1?R1=I?2R2=…=I?n?Rn=I总?R总=U
而U?1=U?2=…=U?n
小结
串联电路
并联电路
电流特点
电压特点
电阻特点
I=I1=I2=...=In
U=U1+U2+...+Un
R=R1+R2+...+Rn
I=I1+I2+...+In
电流特点
电压特点
电阻特点
U=U1=U2=...=Un
小结
R总=nR
大于
小于
大电阻
小电阻
随之增大或减小
如果一个电路中既有串联，又有并联，那么这个电路就叫做混联电路。
混联电路应该如何分析呢？
掌握混连电路的电压、电流处理方法。
掌握电流分支法和节点电压法化简电路。
复杂电路的识别与等效变换
混连电路
任意一种混联电路
电流特点
电压特点
某一电阻增大，总电阻如何变？
电阻特点
总阻值变大
混连电路
任意另一种混联电路
电流特点
电压特点
某一电阻增大，总电阻如何变？
电阻特点
总阻值变大
混连电路
混联电路中，某一电阻增大，总电阻的变化情况是否与电路连接方式有关？
对于串联电路和并联电路，某电阻增大，其总电阻都变大。
不管电路连接方式如何，只要有一个电阻增大，总电阻就增大。
常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表G（表头）改装而成的。
电流计
作用：
测量微小电流和电压。
三个主要参数：
①内阻：电流计内阻Rg。
②满偏电流I?g（量程）：指针偏转到最大刻度时，流过表头的电流。
Ug=I?gRg
③满偏电压Ug：表头通过满偏电流时，加在表头两端的电压。
电路图符号：
如图是某一电流表G?的刻度盘。使用时指针指着某一电流刻度，表示通过电流表的电流为某一数值，而且也意味着表头的两接线柱之间具有一定大小的电压，因此，电流表G?实际上也是一个小量程的电压表。如果图中电流表的内阻是100Ω，怎样在这个刻度盘上标出相应的电压数据？
电流计
知道灵敏电流计的几个参数。
知道电压表改装需串联分压电阻。
知道分压电阻的计算方法。
电压表的改装
电压表的改装
用小量程电流表改装成大量程电压表时，需要跟它并联还是串联上一个电阻?需要一个小电阻还是大电阻?
在表头串联一个阻值较大的电阻。
改装电压表时，表头上串联的电阻起什么作用？
串联电阻起分压作用。
电压表的改装
有一个电流表G，内阻Rg=３0Ω，满偏电流Ig=3mA。要把它改装为量程为0～3V?的电压表，要串联多大的电阻？改装后的电压表内阻多大？
R串=2970Ω????????RV=3000Ω
电压表的改装
若要将电流表G?改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联电阻的阻值应该为多少？电表的总内阻是多少?
若要将电流表G?改（满偏电流为Ig）装成一个量程为U?的电压表V，需要串联电阻的阻值应该为多少？电表的总内阻是多少?
RV?=Rg+R
或
电压表的改装
改装电压表需要串联一个大电阻，改装后电表量程的大小与串联电阻的阻值大小有何关系？
改装电压表时，串联的电阻阻值越大，改装后电表的量程越大。
改装后电压表的量程指小量程电流表满偏时对应的R与表头串联电路的电压
注意：
问题与练习
下图是有两个量程的电压表，当使用a、b?两个端点时，量程为0~10V，当使用a、c?两个端点时，量程为0~100V。已知电流表的内阻为Rg为500欧姆，满偏电流I?g为1mA
,求电阻R1、R2?的值？
知道电流表改装需并联电阻。
知道分流电阻的计算方法。
电流表的改装
电流表的改装
用小量程电流表改装成大量程电流表时,需要跟它并联还是串联上一个电阻？需要一个大电阻还是小电阻？
在表头上并联一个阻值较小的电阻。
改装电流表时，表头上串并联的电阻起什么作用？
串联电阻起分流作用。
电流表的改装
有一个电流表G，内阻Rg=２５Ω，满偏电流I?g=3mA。要把把它改装为量程为0～0.6A的电流表，要并联多大的电阻？改装后的电流表内阻多大？
R并=0.126Ω?????????RA=0.125Ω
电流表的改装
若要将电流表G?改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A，需要并联的电阻的阻值为多少？电表的总内阻是多少？
若要将电流表G?改（满偏电流为Ig）装成一个量程为I?的电流表A，需要并联电阻的阻值应该为多少？电表的总内阻是多少？
或
改装电流表需要并联一个小电阻，改装后电表量程的大小与并联电阻的阻值大小有何关系？
电流表的改装
改装电流表时，并联的电阻阻值越小，改装后电表的量程越大。
注意：
改装后电流表的量程指小量程表头满偏时对应的R与表头并联电路的总电流
电流表的改装
电表改装后，表头G?的参数Ug、I?g、Rg?是否发生了改变？
无论表头G?改装成电压表还是电流表，它的三个特征量Ug、I?g、Rg?是不变的，即通过表头的最大电流Ig并不改变。
问题与练习
下图是有两个量程的电流表，当使用a、b?两个端点时，量程为1A，当使用a、c?两个端点时，量程为0.1A。已知表头的内阻R?g为200Ω，满偏电流I?g为2
mA，求电阻R1、R2的值。
R1=0.41Ω、R2=3.67Ω
电流表和电压表的读数
读数时应使视线垂直于刻度表面，并要估读。
具体估读方法如下：
①量程为3
V?和3
A?的电压表和电流表，其最小分度为0.1
V?和0.1A
,读数要估读到最小分度的十分之一。
电流表和电压表的读数
②量程为0.6
A的电流表，其最小分度为0.02A,读数要估读到最小分度的，即不足半格的略去，超过半格的要按半格读出，因此最后读数如果以安培为单位，小数点后面有两位，尾数可能为0、1、2、3…
电流表和电压表的读数
③量程为15
V的电压表，其最小分度为0.5V,读数要估读到最小分度的，因此最后读数如果以伏特为单位，小数点后面只有一位，尾数为0、1、2、3、4…
电流表和电压表的读数
一量程为100μA的电流表,内阻为100Ω,表盘刻度均匀,现串联一个9900Ω?的电阻将它改装成电压表,则该电压表的量程是______V,用它来测量电压时,表盘指针位置如图所示,此时电压表的读数大小为_______V。
1
0.80
电表连接在电路中时，由于自身电阻的原因，会对原电路产生影响，如何处理这种影响？
电表对电路的影响
①可看做理想电表的情况。
电流表并联电阻　　　　　后，内阻很小，串联在电路中时，可视作短路处理。
这两种情况均可看成电表对电路无影响，即把电表视为理想的电表
电压表串联电阻R=（n-1）Rg后，内阻很大，当电压表并联在电路中时，可看做断路。
②不可看做理想电表时，电流表和电压表的处理。
电表对电路的影响
当电流表和电压表不能看成理想电表时（即表的内阻不能忽略时）。
电流表看成一个小电阻，其示数为流过此电阻的电流。
电压表看成一个大电阻，其示数为此电阻两端的电压。
电表对电路的影响
③不可看做理想电表时，电流表和电压表的测量误差。
测电压时，由于电压表并联在电路中所在支路的电阻减小，故测量值偏小。
测电流时，由于电流表串联在支路中使所在支路的电阻增加，故测量值也偏小。
考虑电表内阻的影响，其测量值都小于真实值。
注意：电压表的示数显示的是自身电压值，电流表的示数显示的是自身电流值，当电流表和电压表不能看成理想电表时，可根据串并联知识来分析。
问题与练习
下图画出了用电压表、电流表测量导体电阻的两种电路图。图中电压表的内阻为1kΩ，电流表的内阻为0.1Ω，被测量导体R的真实电阻为84.7Ω。测量时，把电压表读数和电流表读数的比值作为电阻的测量值。
如果不考虑实验操作中的偶然误差，按甲、乙两种电路进行实验，得到的电阻测量值各是多少？你能从中得出什么结论？
甲图中，电流表测到的电流实际上是电压表和电阻并联部分的总电流，所以电阻的测量值为电压表和电阻并联部分的总电阻，即
乙图中，电压表和电流表的内阻的影响，两种测量电路都存在系统误差，甲图中测量值小于真实值，乙图中测量值大于真实值，但两种电路误差的大小是不一样的。
问题与练习
如图，两个电阻串联后接在电路中a、b?两点。已知、两点的电压能保持10V?不变。某同学把一个电压表并联在R1两端时，电压表读数为5V，将该电表并联在R2两端时，读数为4V。两次电压表读数之和明显不等于串联电路的总电压，而实验用的电压表是正常的、准确的。这种现象可能发生吗？如果可能，分析产生这种现象的原因。
问题与练习
可能发生。产生这种现象的原因是电压表内阻的影响。当电压表并联在R1两端时，电压表和R1的并联电阻小于R1测得的电压小于R1R2直接串联时R1分得的电压。同样，当电压表和R2并联时，测得的电压小于R1R2直接串联时,R2分得的电压．所以两次读数之和小于总电压。
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小结——串联电路和并联电路
电压表的改装
改装方法：在表头________一个阻值________的电阻。
若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的电压表V，需要串联电阻的阻值为___________________
电流表的改装
改装方法：在表头上________一个阻值________的电阻
若要将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的电流表A，需要并联的电阻的阻值为___________________
串联
较大
并联
较小
【分析】
【解答】
【点评】
例题
A
B
C
D
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题
【分析】
【解答】
【点评】
例题