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    3.4 串联电路和并联电路 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-1)

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    3.4 串联电路和并联电路 学案(2020年鲁科版高中物理选修3-1)

    1、第 4 节 串联电路和并联电路 学习目标 核心提炼 1.掌握串、并联电路电流、电压、电阻、电功 率的关系。 3 个电路串联电路、 并联电路和混联电路 2个电表改装电压表 和电流表的改装 2.会用分压和分流原理将电流计改装成电压 表和电流表。 3.会画简单的等效电路图。 一、串联电路、并联电路和混联电路 1.串联电路、并联电路的特点和性质 两种电路 项目 串联电路 并联电路 两个 基本 特点 电流 各处电流相等: I1I2 In 总电流等于各支路电流之和:I I1I2In 电压 总电压等于各部分电压 之和:UU1U2 Un 各支路两端电压相等:UU1 U2Un 三个 重要 性质 总电阻 总电阻等

    2、于各部分电阻 之和:RR1R2Rn 总电阻倒数等于各支路电阻倒数 之和:1 R 1 R1 1 R2 1 Rn 电压 (电流) 的分配 各电阻两端的电压与其 阻值成正比: U1 R1 U2 R2 Un RnI 各支路电流与其阻值成反比:I1R1 I2R2InRnU 功率 分配 各电阻消耗的功率与其 阻值成正比: P1 R1 P2 R2 Pn RnI 2 各支路电阻消耗的功率与其阻值 成反比:P1R1P2R2PnRn U2 作用 分压作用:阻值越大,分 得的电压越大 分流作用:阻值越小,分得的电 流越大 2.混联电路:串联之中有并联,并联之中有串联的电路。 二、电压表和电流表 1.小量程电流表(表

    3、头)的三个参数 2.电压表的改装 图 1 (1)改装电压表的原因:电流计的满偏电压和满偏电流都很小,不能测量较大的电 压。 (2)改装的方法:给电流计串联一个较大的电阻,分担一个较大的电压 UR,如图 1 所示。 3.电流的表的改装 图 2 (1)改装原因:电流计的满偏电流 Ig很小,不能直接用来测大电流。 (2)改装方法:给电流计并联一个较小的电阻,分担较大的电流 IR,如图 2 所示。 思考判断 (1)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。() (2)若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压。 () (3)若将分流电阻并联在电流表两端改装成电流表后,

    4、分流电阻和电流表两端的 电压相等。() 对串、并联电路的理解 要点归纳 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 n 个相同电阻 R 并联,总电阻 R总R n 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)串联电阻具有分压作用:串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比。

    5、即U1 R1 U2 R2 Un Rn U R总I。 (2)并联电阻具有分流作用:并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反 比。 即 I1R1I2R2InRnI总R总U。 精典示例 例 1 由四个电阻连接成的电路如图 3 所示。R18 ,R24 ,R36 , R43 。 图 3 (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,则通过每个电阻的电流是多少? 解析 (1)由题图可知 Rcd R3R4 R3R4 63 63 2 。 故 RadR1R2Rcd8 4 2 14 。 (2)由欧姆定律知 I U Rad 42 14 A3 A,即为通过 R1、R2 的电

    6、流。设通过 R3、R4 的电流分别为 I3、I4,则由并联电路电压相等,得 I3R3I4R4,又 I3I43 A,解 得 I31 A,I42 A。 答案 见解析 (1)串联电路的总电阻“越串越大,比大的还大”。 (2)并联电路的总电阻“越并越小,比小的还小”。 (3)若并联的支路增多时,总电阻将减小;几个相同的电阻并联,总电阻为一个电 阻的几分之一。 (4)串联电路中“串联可分压”;并联电路中“并联可分流”。 针对训练 1 (多选)电阻 R1、R2、R3串联在电路中。已知 R110 、R35 , R1两端的电压为 6 V,R2两端的电压为 12 V,则( ) A.电路中的电流为 0.6 A B

    7、.电阻 R2的阻值为 20 C.三只电阻两端的总电压为 21 V D.电阻 R3两端的电压为 4 V 解析 电路中的电流 IU1 R1 6 10 A0.6 A,A 正确;R2 阻值为 R2U2 I 12 0.6 20 ,B 正确;三只电阻两端的总电压 UI(R1R2R3)21 V,C 正确;电阻 R3两端的电压 U3IR30.65 V3 V,D 错误。 答案 ABC 电表的改装与计算 要点归纳 1.电压表、电流表的改装及其特点 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 UIg(RRg) RU

    8、 IgRg IgRg(IIg)R R Ig IIgRg 电表的 总内阻 RVRgR RA RRg RRg 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 2.电表改装问题的两点提醒 (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)改装后电压表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的 R 与表头串联电路的 总电压;改装后电流表的量程指小量程电流表表头满偏时对应的 R 与表头并联电 路的总电流。 精典示例 例 2 有一电流表 G,内阻 Rg10 ,满偏电流 Ig3 mA

    9、。 (1)要把它改装成量程为 03 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 00.6 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? 解析 (1)由题意知电流表 G 的满偏电压 UgIgRg0.03 V 改装成量程为 03 V 的电压表,当达到满偏时,分压电阻 R 的分压 URUUg 2.97 V 所以分压电阻 RUR Ig 2.97 0.003 990 改装后电压表的内阻 RVRgR1 000 。 (2)改装成量程为 00.6 A 的电流表,当达到满偏时,分流电阻 R的分流 IRI Ig0.597 A 所以分流电阻 R

    10、Ug IR0.05 改装后电流表的内阻 RA RgR RgR0.05 答案 见解析 关于电表的改装,要分清改装成电压表时需串联电阻,改装成电流表时需并联电 阻,然后再结合电路知识及部分电路欧姆定律加以解决。 针对训练 2 (多选)如图 4 所示,甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流计 G 和一 个变阻器 R 组成,它们中一个是测电压的电压表,另一个是测电流的电流表,那 么以下结论正确的是( ) 图 4 A.甲表是电流表,R 增大时量程增大 B.甲表是电流表,R 增大时量程减小 C.乙表是电压表,R 增大时量程减小 D.乙表是电压表,R 增大时量程增大 解析 电压表电阻分压,串联;电流表电阻分流,并

    11、联;所以甲表为电流表,乙 表为电压表,并联电路电阻大时分流少,所以 R 增大时量程减小,A 错误,B 正 确;串联电路电阻大时分压多,所以 R 增大时量程增大,C 错误,D 正确。 答案 BD 1.(串联电路特点)(多选)如图 5 所示的电路中,通过电阻 R1的电流 I1是( ) 图 5 A. U R1 B.U1 R1 C.U2 R2 D. U1 R1R2 解析 电阻 R1与 R2串联,电流相等,由欧姆定律可知,I1U1 R1 U2 R2 U R1R2,故 B、C 正确,A、D 错误。 答案 BC 2.(串、并联电路的简单计算)如图 6 所示,电路中电阻 R1、R2、R3的阻值相等, 电池的电

    12、阻不计。那么开关 S 接通后流过 R2的电流是 S 接通前的( ) 图 6 A.1 2 B.2 3 C.1 3 D.1 4 解析 设电池提供的电压为 U,每个电阻的阻值为 R。S 接通前,通过 R2的电流 I U R1R2 U 2R。 S 接通后, 通过 R2 的电流 I1 2 U R1 R2R3 R2R3 1 2 U R0.5R U 3R, I I 2 3,B 项正确。 答案 B 3.(电表的改装)已知电流表的内阻 Rg120 ,满偏电流 Ig3 mA,要把它改装 成量程是6 V的电压表, 应串联多大的电阻?要把它改装成量程是3 A的电流表, 应并联多大的电阻? 解析 改装成电压表时应串联一个分压电阻,由欧姆定律得 UIg(RgR),分压 电阻 RU IgRg 6 310 3 120 1 880 。 改装成电流表时应并联一个分流电阻,由并联电路两端电压相等得 IgRg(IIg)R, 分流电阻 R IgRg IIg 310 3120 3310 3 0.12 。 答案 1 880 0.12


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