2020--2021学年人教版九年级物理上册17.4 欧姆定律在串、并联电路中的应用(共42张PPT)

(共42张PPT)
九年级上册
RJ
第17章
第4节
欧姆定律在串、并联电路中的应用
1.掌握串联电路中电阻的分压特点；掌握并联电路中电阻的分流特点。
3.能运用欧姆定律解决简单的串、并联电路的问题。
2.会分析动态电路中的各电表变化问题。
导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
1.
欧姆定律
U
R
I
R=
U
I
I
=
U
R
数学表达式
U=
IR
（1）串联电路中的电流处处相等：I=I1=I2
（2）串联电路中的总电压等于各部分电路两端电压之和。U=U1+U2
2.
串联电路中的电流、电压规律
R2
U
I
R1
U1
U2
I2
I1
I1
I
I2
R2
R1
U
（1）并联电路干路中的电流等于各支路中的电流之和：I=I1+I2
（2）并联电路中各支路两端电压相等：U=U1=U2
3.
并联电路中的电流、电压规律
特别提醒：
用等效法研究电阻的串联和并联:
1.电阻串联图解(图1)
2.将各电阻串联，相当于增大了其中一个电阻的长度，所以串联的总电阻大于各串联电阻。
3.给电阻并联另一个电阻时，相当于增大了原电阻的横截面积，所以并联后的总电阻比原电阻阻值小。实际上，总电阻比并联的所有电阻阻值都小。
知识点1
欧姆定律在串联电路中的应用
1.
串联电路中电阻的关系
I
R2
U
A
S
U2
U1
R1
由欧姆定律得
U=IR
由串联电路特点可知
R=R1+R2
I=I1=I
2
U1=I1R1
U2=I2R2
U
=U1+U2
IR=I1R1+I2R2
串联电路的总电阻等于各电阻之和。
结论：
＋
＝
若有n个电阻R1、R2、···、Rn串联，则它们的总电阻R总
＝R1＋R2+···＋Rn
串联电路的总电阻比其中任何一个分电阻的阻值都大。电阻串联相当于增加了电阻的长度，所以总电阻大。
如图2
所示，小灯泡的电阻为100
Ω，滑动变阻器R
的阻值范围为“0
～
20
Ω”，则小灯泡和滑动变阻器串联后电阻的最大值是______
Ω；闭合开关后，滑动变阻器滑片由b
往a
移动，小灯泡
的亮度________
（填“变亮”
“变暗”或“不变”）。
120
例1
变亮
解题秘方:
对于连接滑动变阻器的串联电路，可以用公式法求总电阻。若求电路的最大总电阻，则用滑动变阻器的最大阻值与定值电阻相加求和。
解析：
小灯泡和滑动变阻器串联后电阻的最大值R大=100
Ω+20
Ω=120
Ω；滑动变阻器滑片由b
往a
移动，滑动变阻器连入电路中的电阻变小，由欧姆定律I=可知电路中电流会变大。
如图3
所示，R1=12
Ω，R2=4
Ω，
将它们串联后接到8
V的电源上，求:
(1)
串联电路的总电阻；
(2)
电路中的电流。
(1)电阻R1和R2串联，R1＝12
Ω，R2＝4
Ω，此时电路中的总电阻R＝R1＋R2＝12
Ω＋4
Ω＝16
Ω。
(2)电源电压为U＝8
V，此时电路中的电流I=＝＝0.5
A。
2.
串联电路中电阻的分压作用
=
=
=
=
串联电路中各部分电路两端的电压与其电阻成正比
[中考·广东]
如图5
所示，灯泡L1、L2
的电阻分别为10
Ω、20
Ω，闭合开关S，通过L1、L2
的电流分别为I1、I2，它们两端的电压分别为U1、U2，则（
）
A.
I1
∶
I2=1
∶
1，U1
∶
U2=2
∶
1
B.
I1
∶
I2=1
∶
2，U1
∶
U2=1
∶
1
C.
I1
∶
I2=1
∶
1，U1
∶
U2=1
∶
2
D.
I1
∶
I2=1
∶
2，U1
∶
U2=1
∶
2
C
例2
解题秘方：判断串联电路各部分电路电流之比，可用直接判断法判断为1
∶
1。求串联电路各部分电路电压之比，可用求比例法求解。即运用规律：电压之比等于各部分电阻之比。
解析：两个灯泡串联，串联电路各处的电流相等，所以I1
∶
I2=1
∶
1；串联电路电压的分配和电阻成正比，
=
=
=
，C
正确。
［中考·娄底］如图6
所示的电路中，电源电压为13.5
V，调节滑动变阻器滑片P
从最右端b
移动到最左端a，电流表示数由0.18
A
变为0.54
A，则定值电阻R0
＝_____
Ω，滑片位于b
点时电压表示数为_____
V。
25
9
点拨：由图可知，电阻R0与滑动变阻器R串联，电压表测滑动变阻器两端的电压，电流表测电路中的电流。滑动变阻器滑片P在最左端a时，电路为R0的简单电路，由I＝
可得：R0的阻值R0＝
＝
＝25
Ω。
滑动变阻器滑片P在最右端b时，电阻R0与滑动变阻器R的全部电阻串联，由I＝
可得，R0两端的电压：U0＝IbR0＝0.18
A×25
Ω＝4.5
V，因串联电路中的总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压(即电压表示数)：U滑＝U－U0＝13.5
V－4.5
V＝9
V。
知识点2
欧姆定律在并联电路中的应用
R1
R2
I
I1
I2
由欧姆定律得：
=
=
由并联电路特点可知：
I=I1+I2
U=U1=U2
=
=
或
并联电路总电阻的倒数等于各电阻倒数之和。
结论：
并联电阻的总电阻的阻值比其中任何一个支路电阻的阻值都小。电阻并联相当于增加了电阻的横截面积，所以总电阻更小。
当只有两个电阻并联在电路中时:
=
当有n个电阻并联在电路中时:
=
2.
并联电路中电阻的分流作用
=
=
=
=
=
并联电路中各支路的电流与其电阻成反比
[中考·黔西南]
如图7
所示，电源电压保持不变，只闭合开关S
时，电流表的示数为0.2
A，若再闭合开关S1，发现电流表的示数为0.5
A，此时通过R1
的电流为I1，通过R2
的电流为I2，则（
）
A.
I1
∶
I2
=
2
∶
5
B.
I1
∶
I2
=
3
∶
5
C.
R1
∶
R2
=
3
∶
2
D.
R1
∶
R2
=
2
∶
3
D
例3
解题秘方：利用各支路电流的数据求两并联电阻之比，应用并联分流的规律表达式求解，这是一般的方法。但是，很多学生感觉记住这个表达式有较大难度。为此，建议依据并联电压的规律利用表达式“I1R1=I2R2”进行解答。
解析：只闭合开关S
时，只有R2
接入电路，通过R2
的电流I2=0.2
A；再闭合开关S1，两电阻并联，总电流I=0.5
A，故通过R1
的电流I1=I-I2=0.5
A-0.2
A=0.3
A。可见
=
=
，
=
=
。
［中考·绥化］电阻R1
的U-I
图象如图8
所示，R1
的阻值是______Ω，把R1
与阻值是30Ω
的电阻R2
并联在电源电压是4
V
的电路中，通过
R1
与R2
的电流之比是_________，
R1
与R2
两端的电压之比是________。
10
3∶1
1∶1　
点拨：由图象知，当电压为6
V时，电流为0.6
A，所以R1的阻值R1＝
＝
＝10
Ω；并联电路中，各支路电流之比等于电阻比倒数，所以通过R1与R2的电流之比
=
=
=
；并联电路中各支路两端电压相等，所以R1与R2两端的电压之比是1∶1。
欧姆定律在串并联电路中的应用
串联电路
总电阻R总＝R1＋R2
电流计算
串联
并联电路
总电阻=
电流计算+
并联
1.下列说法错误的是（　　）
A．串联电路中，任何一个分电阻总小于串联的总电阻
B．并联电路中，并联总电阻等于各分电阻的倒数之和
C．串联电路中，电阻越大，它两端的电压就越高
D．并联电路中，电阻越大，通过它的电流就越小
B
2.
两个导体并联后的总电阻小于其中任何一个导体的电阻，因为并联相当于（　　）
A．减小了导体长度
B．减小了导体横截面积
C．增大了导体长度
D．增大了导体横截面积
D
3.（2020·郴州中考）有阻值相同的三个电阻，以任意方式连接，最多能得到____种不同阻值的电阻；这些不同的连接方式，得到电阻的最大阻值与最小阻值之比是______。
9:1
7
多个电阻在电路中的连接包括四种情况：单独一个接入电路；串联；并联；混联。分别列举确定连接方式；
电阻串联相当于增加了导体的长度，总电阻最大；电阻并联相当于增加了导体的横截面积，总电阻最小。
4.（2020·宜宾中考）如图所示的电路，闭合开关，当滑片P向b端移动的过程中，电流表读数和电压表读数的变化情况分别是（　　）
A．变大，变大
B．变小，变小
C．变小，变大
D．变大，变小
D
由图可知，该电路为串联电路，电压表测量滑动变阻器两端的电压，电流表测量电路中的电流；
闭合开关S，当滑动变阻器滑片P向b端移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变小，总电阻变小，根据欧姆定律可知，电路中的电流变大，即电流表示数变大；
滑动变阻器接入电路的电阻变小，根据串联电路的分压规律可知，滑动变阻器分担的电压变小，即电压表示数变小，故D正确，ABC错误。
5.
如图甲所示的电路中，定值电阻R1为10Ω，R2为滑动变阻器，电源电压保持不变。闭合开关S后，滑片P从b端移动到a端的过程，电压表示数U与电流表示数I
的关系图像如图乙所示。求：
（1）电源电压；
（2）滑动变阻器的最大阻值。
解:（1）由题图甲可知R1与R2串联，电压表测R2两端的电压，电流表测电路中的电流，当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时，电路中的电流最大，由题图乙可知
I1＝0.6A，由I＝可得，电源的电压U＝I1R1＝0.6A×10Ω＝6V。
（2）由欧姆定律可知滑动变阻器的最大阻值：R2＝20Ω。
6.[2021四川成都石室天府中学期中]有两个阻值不同的定值电阻R1、R2,它们的I-U图线如图所示.如果R1、R2串联后的总电阻为R,并联后的总电阻为R',则关于R、R'的I-U图线所在的区域,下列说法正确的是(　　)
A.R在Ⅰ区域,R'在Ⅲ区域
B.R在Ⅱ区域,R'在Ⅰ区域
C.R在Ⅲ区域,R'在Ⅰ区域
D.R在Ⅰ区域,R'在Ⅱ区域
【解题思路】　根据串联电路中的电阻特点可知,总电阻R比每个分电阻都要大,根据并联电路中的电阻特点可知,总电阻R'比每个分电阻都要小,所以在R1、R2、R、R'中,R最大,R'最小.根据欧姆定律可知,当它们两端加相同的电压时,通过R的电流最小,故R的I-U图线在Ⅲ区域;通过R'的电流最大,故R'的I-U图线在Ⅰ区域.故选C.
C
7.[2021山东烟台龙口期中]如图为某种灯泡的电流I与电压U的关系图像.若有6只这种灯泡串联接在电压为6
V的电源上,通过灯泡的电流为　　　　A;若把一只这种灯泡与一电阻并联接在电压为6
V的电源上,总电流为1.5
A,则该电阻的阻值为　　　　Ω.?
【解题思路】　6只相同的灯泡串联接在电压为6
V的电源上,由串联电路的分压规律可知,每只灯泡两端的电压都是1
V,由题图可知,此时通过灯泡的电流为0.2
A;由题图可知,当灯泡两端的电压为6
V时,通过灯泡的电流为0.5
A,则通过电阻的电流I=1.5
A-0.5
A=1
A,电阻的阻值R==6
Ω.
0.2
6
8.[2020江西南昌二中期中]如图所示的电路,电源电压为6
V且保持不变,滑动变阻器R1标有“50
Ω　2
A”字样.
(1)将滑片P移到最右端,闭合S1,断开S2时,电流表的示数I1为　　　　A.?
(2)保持滑片P在最右端,闭合S1、S2,电流表的示数为I=5I1,则R2为　　　　Ω.?
(3)将滑片P移至某一位置,闭合S1、S2,电流表的示数为0.68
A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值.
(1)0.12　(2)12.5　(3)由(1)(2)知,通过R2的电流I2=I-I1=5I1-I1=4I1=4×0.12
A=0.48
A,移动滑片至某一位置时,通过R2的电流不变,通过R1的电流I1'=I'-I2=0.68
A-0.48
A=0.20
A,所以此时滑动变阻器接入电路的阻值R1'=
=30
Ω.
【解题思路】　(1)滑片P移到最右端时,R1=50
Ω,根据欧姆定律得I1==0.12
A.
(2)S1、S2闭合,R1与R2并联,U1=U2=U=6
V,干路电流I=0.12
A×5=0.6
A,通过R1的电流是0.12
A,通过R2的电流I2=I-I1=
0.6
A-0.12
A=0.48
A,所以R2==12.5
Ω.
9.实验探究题
[2021江西月考]【提出问题】一段导体中电流与该段导体电阻有什么关系?
【实验器材】已知电源电压为6
V且保持不变,实验依次用到的电阻阻值分别为5
Ω、10
Ω、15
Ω、20
Ω、25
Ω,可以选用的滑动变阻器有R1(20
Ω　1
A)、R2(30
Ω　2
A)、R3(50
Ω　1
A).
【设计并进行实验】小明利用图甲所示的电路探究电流与电阻的关系.
该实验用到的实验方法是　　　　　　　　.?
实验中多次改变R的阻值,调节滑动变阻器的滑片,使电压表示数保持不变,记下电流表的示数,得到如图乙所示的电流I随电阻R变化的图像.
?
　　　
　　　　
　
　　　　　　　　　
【分析论证】分析图像可得:　　　　　　　　　　　　　　　　.?
【交流评估】在上述实验中,滑动变阻器选用的是　　　(填“R1”“R2”或“R3”).小明测量通过阻值为5
Ω电阻的电流后,要改测通过阻值为10
Ω电阻的电流,他应该进行的操作是　　　　,将阻值为5
Ω的电阻换成阻值为10
Ω的电阻接入电路中后,眼睛看　　　　表,手移动滑动变阻器滑片,当该表满足要求后再读取另一电表示数.?
【拓展应用】小明想利用上面的器材来探究电流与电压的关系,他的想法　　　　(填“可行”或“不可行”);探究电流与电压的关系实验中滑动变阻器的作用除了保护电路外,还有　　　　　　　　　　.?
　【设计并进行实验】控制变量法　【分析论证】当电压一定时,电流与电阻成反比　
【交流评估】R3　断开开关　电压　【拓展应用】可行　改变定值电阻两端的电压
【解题思路】　【交流评估】根据控制变量法,在探究电流与导体电阻的关系时,应控制电阻两端电压不变;由题图乙可知,电阻两端电压为2.5
V,故滑动变阻器两端电压为3.5
V,当电阻阻值最大为25
Ω时,根据串联分压规律可知,
,故R滑=35
Ω,实验中滑动变阻器选用的是R3.