2020-2021學(xué)年高中物理 第三章 恒定電流 第四節(jié) 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)學(xué)案 粵教版必修3

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第三章 恒定電流 第四節(jié) 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)學(xué)案 粵教版必修32020-2021學(xué)年高中物理 第三章 恒定電流 第四節(jié) 電阻的串聯(lián)和并聯(lián)學(xué)案 粵教版必修3年級：姓名：- 12 -第四節(jié)電阻的串聯(lián)和并聯(lián)必備知識自主學(xué)習(xí)一、電阻的串聯(lián)和并聯(lián)如圖為美輪美奐的節(jié)日彩燈,請思考:這些小彩燈如果有一部分壞了,是不是所有的彩燈都要滅了呢?提示:不是的,小彩燈都是并聯(lián)結(jié)構(gòu),一部分壞掉并不會影響其他彩燈的正常發(fā)光。1.定義(1)串聯(lián)電路:把幾個導(dǎo)體(用電器)依次首尾連接,接入電路的連接方式。如圖甲所示。(2)并聯(lián)電路:把幾個導(dǎo)體(用電器)的一端連在一起,另一端也連在一起,再將兩端接

2、入電路的連接方式。如圖乙所示。2.串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的特點串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流各處電流相等,即i=i1=i2=in總電流等于各支路電流之和,即i=i1+i2+in電壓總電壓等于各部分電壓之和,即u=u1+u2+un各支路兩端電壓相等,即u=u1=u2=un總電阻總電阻等于各部分電阻之和,即r=r1+r2+rn總電阻倒數(shù)等于各支路電阻倒數(shù)之和,即=+二、電壓表和電流表1.表頭:小量程的電流表,符號為g,簡稱表頭。2.表頭的三個參數(shù):滿偏電流ig、滿偏電壓ug、內(nèi)阻rg,根據(jù)歐姆定律,三個參數(shù)之間的關(guān)系是ug=igrg。3.改裝:(1)電壓表改裝:測量較大的電壓時,將表頭上串聯(lián)一個較大的電阻,就改

3、裝成了電壓表,如圖所示。(2)電流表改裝:測量較大的電流時,將表頭上并聯(lián)一個較小的電阻,就改裝成了量程較大的電流表,如圖所示。(1)串聯(lián)電路的總電阻大于電路中任意電阻。()(2)并聯(lián)電路的總電阻小于電路中任意電阻。()(3)并聯(lián)電路中某電阻變大時,總電阻減小。()(4)若將分壓電阻串聯(lián)在電流表上改裝成電壓表后,增大了原電流表的滿偏電壓。()(5)若將分流電阻并聯(lián)在電流表兩端改裝成電流表后,分流電阻和電流表兩端的電壓相等。()(6)改裝成電壓表后,原電流表本身允許通過的最大電流值也隨著變大了。()關(guān)鍵能力合作學(xué)習(xí)知識點一串、并聯(lián)電路的規(guī)律1.關(guān)于電壓和電流的分配關(guān)系:(1)串聯(lián)電路中各電阻兩端的

4、電壓跟它們的阻值成正比。(2)并聯(lián)電路中通過各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比。2.串、并聯(lián)電路總電阻的比較:比較串聯(lián)電路的總電阻r總并聯(lián)電路的總電阻r總不同點n個相同電阻r串聯(lián),總電阻r總=nrn個相同電阻r并聯(lián),總電阻r總=r總大于任一電阻阻值r總小于任一電阻阻值一個大電阻和一個小電阻串聯(lián)時,總電阻接近大電阻一個大電阻和一個小電阻并聯(lián)時,總電阻接近小電阻相同點多個電阻無論串聯(lián)還是并聯(lián),其中任一電阻增大或減小,總電阻也隨之增大或減小提醒:兩電阻r1、r2串聯(lián):總電阻r=r1+r2;兩電阻r1、r2并聯(lián):總電阻r=。你能看出圖中三個燈泡是怎么連接的嗎?這樣連接有什么好處?提示:是并聯(lián)連接的,這

5、樣連接的好處是不至于一個燈壞了影響其他燈的正常工作?！镜淅坑伤膫€電阻連接成的電路如圖所示,r1=8 ,r2=4 ,r3=6 ,r4=3 。(1)求a、d之間的總電阻;(2)如果把42 v的電壓加在a、d兩端,則通過每個電阻的電流是多少?【解析】(1)由題圖可知rcd= =2 。故rad=r1+r2+rcd=8 +4 +2 =14 。(2)由歐姆定律知i= a=3 a,即為通過r1、r2的電流。設(shè)通過r3、r4的電流分別為i3、i4,則由并聯(lián)電路電壓相等,得i3r3=i4r4;又i3+i4=3 a,解得i3=1 a,i4=2 a。答案:(1)14 (2)3 a3 a1 a2 a1.三個阻值都是

6、6 的電阻可以用不同的方法連接起來,如圖所示的四個圖中等效電阻(即總電阻)等于4 的是()【解析】選c。由電阻的串聯(lián)、并聯(lián)特點可知選項a中的總電阻為18 ,選項b中的總電阻為2 ,選項c中的總電阻為4 ,選項d中的總電阻為9 ,故選項c正確,a、b、d錯誤。2.(多選)如圖所示,r1=2 ,r2=10 ,r3=10 ,a、b兩端接在電壓恒定的電源上,則()a.s斷開時,r1與r2的電壓之比為15b.s閉合時,通過r1與r2的電流之比為21c.s閉合時,r1與r2兩端的電壓之比為15d.s斷開與閉合兩種情況下,電阻r1兩端的電壓之比為21【解析】選a、b。設(shè)a、b間電壓為u,s斷開時,r1和r2

7、串聯(lián),兩端電壓之比等于電阻之比,即為15,r1兩端的電壓為,故選項a正確;s閉合時,r3與r2并聯(lián)的阻值為5 ,r1與r并的電壓之比為25,r1兩端的電壓為,故選項c、d錯誤;s閉合時,通過r2與r3的電流相等,等于通過r1的電流的一半,故選項b正確?！炯庸逃?xùn)練】在圖中,ab間的電壓為30 v,改變滑動變阻器觸頭的位置,可以改變cd間的電壓,ucd的變化范圍是(將電壓表看作理想電表)()a.010 vb.020 vc.1020 vd.2030 v【解析】選c。當(dāng)滑動變阻器觸頭置于變阻器的最上端時ucd最大,為umax=u=30 v=20 v,當(dāng)滑動變阻器觸頭置于變阻器的最下端時ucd最小,為u

8、min=30 v=10 v,故ucd的范圍是1020 v,故選項c正確。知識點二電表的改裝角度1電壓表與電流表的改裝辨析小量程的表頭g改裝成電壓表v小量程的表頭g改裝成電流表a內(nèi)部電路r的作用分壓分流擴大量程計算u=ig(r+rg)r=-rg=(n-1)rg其中n=igrg=(i-ig)rr=其中n=電表的總內(nèi)阻rv=rg+rra=角度2電表的校準(zhǔn)按圖所示的電路對改裝后的電表進行校準(zhǔn),校準(zhǔn)時注意搞清楚改裝后電表刻度盤每一小格表示多大的數(shù)值。如圖所示為實驗室中常見的電流表和電壓表,那么電流表為3 a量程時的內(nèi)阻是0.6 a量程的多少倍?電壓表15 v量程的內(nèi)阻又是3 v量程時的多少倍?提示:由電

9、流表和電壓表的改裝原理知,電流表3 a量程時的內(nèi)阻是0.6 a量程的0.2倍,電壓表15 v量程的內(nèi)阻又是3 v量程時的5倍?！镜淅坑幸浑娏鞅韌,內(nèi)阻rg=100 ,滿偏電流ig=1 ma。要把它改裝成量程為03 v的電壓表,應(yīng)串聯(lián)一個多大的電阻?改裝后電壓表的內(nèi)阻是多大?【解析】由題意知電流表g的滿偏電壓ug=igrg=0.1 v改裝成量程為03 v的電壓表,當(dāng)達到滿偏時,分壓電阻r的分壓ur=u-ug=2.9 v所以分壓電阻r= =2 900 改裝后電壓表的內(nèi)阻rv=rg+r=3 000 。答案:2 900 3 000 (教材二次開發(fā)p71【練習(xí)】t2變式)如圖所示為實驗室常用的兩個量程

10、的電壓表原理圖。當(dāng)使用o、a兩接線柱時,量程為03 v;當(dāng)使用o、b兩接線柱時,量程為015 v。已知電流表的內(nèi)阻rg=500 ,滿偏電流ig=100 a。求分壓電阻r1和r2的阻值?！窘馕觥吭诟难b的電壓表中,各量程達到滿偏電壓時,經(jīng)過“表頭”的電流均為滿偏電流。接o、a時:ig=,即r1=-rg=(-500)=2.95104 。接o、b時:ig=,即r2=-rg-r1=(-500-2.95104) =1.2105 。答案:2.95104 1.2105 【加固訓(xùn)練】一量程為0.6 a的電流表,其刻度盤如圖所示,若此電流表的兩端并聯(lián)一個電阻,其阻值等于該電流表內(nèi)阻的一半,使其成為一個新的電流表,

11、則圖示的刻度盤上的一個小格表示多少安培?【解析】設(shè)該表內(nèi)阻為rg,并聯(lián)電阻值為的分流電阻后,分流電阻承擔(dān)的電流為ir= a=1.2 a所以改裝后的電流表的量程為i=ir+ig=(1.2+0.6) a=1.8 a所以每一個小格表示i0= a=0.06 a。答案:0.06 a【拓展例題】考查內(nèi)容:電流表的校準(zhǔn)【典例】一電流表(表頭)并聯(lián)一個分流電阻后就改裝成一個大量程的電流表,當(dāng)把它和標(biāo)準(zhǔn)電流表串聯(lián)后去測某電路中的電流時,發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)電流表讀數(shù)為1 a,而改裝電流表的讀數(shù)為1.1 a,稍微偏大一些,為了使它的讀數(shù)準(zhǔn)確,應(yīng)()a.在原分流電阻上再并聯(lián)一個較大的電阻b.在原分流電阻上再串聯(lián)一個較小的電阻c

12、.在原分流電阻上再串聯(lián)一個較大的電阻d.在原分流電阻上再并聯(lián)一個較小的電阻【解析】選a。改裝表示數(shù)偏大,說明改裝成電流表時并聯(lián)的分流電阻偏大。故要使內(nèi)阻稍微變小一些,需要在原分流電阻上再并聯(lián)一個較大的電阻,故a正確,b、c、d錯誤。情境模型素養(yǎng)如圖甲所示為磁電式電流表的內(nèi)部構(gòu)造示意圖,磁電式電流表(表頭)最基本的組成部分是磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈,由于線圈的導(dǎo)線很細,允許通過的電流很小,所以在使用時還要擴大量程。一電流表的量程為100 a,內(nèi)阻為100 。現(xiàn)串聯(lián)一個9 900 的電阻將它改裝成電壓表(原電流表的表盤未改動)。如果用改裝后的電壓表測量某一電路,電壓表示數(shù)如圖乙所示。探究:(1

13、)該電壓表的量程是多少?(2)此時電壓表的示數(shù)是多少?【解析】(1)根據(jù)串聯(lián)電路的電壓特點有u=igr+igrg=ig(r+rg)=10-4(9 900+100) v=1 v,故量程為01 v。(2)由題圖知,此時指針?biāo)硎镜碾妷簽閡=1 v=0.8 v。答案:(1)01 v(2)0.8 v靈敏電流計(表頭)是常見的電學(xué)儀表,也是科學(xué)研究中的常用器材。在如圖所示的電路中,小量程電流計的內(nèi)阻rg=100 ,滿偏電流ig=1 ma,r1=900 ,r2= 。探究:(1)當(dāng)s1和s2均斷開時,改裝成的是_表,最大量程是_;(2)當(dāng)s1和s2均閉合時,改裝成的是_表,最大量程是_?！窘馕觥?1)由電路

14、圖可知,當(dāng)s1和s2均斷開時,g與r1串聯(lián),所改裝成的表是電壓表,最大量程為u=ig(rg+r1)=0.001(100+900) v=1 v。(2)由電路圖可知,當(dāng)s1和s2均閉合時,g與r2并聯(lián),所改裝成的表是電流表,最大量程為:i=ig+= (0.001+) a=1 a。答案:(1)電壓1 v(2)電流1 a課堂檢測素養(yǎng)達標(biāo)1.伏安法測電阻的接法有如圖中甲、乙兩種,下列說法正確的是()a.兩種接法完全等效b.按甲圖接法,測量結(jié)果偏小c.若待測電阻的阻值很大,按甲圖接法誤差較小d.若待測電阻的阻值很小,按甲圖接法誤差較小【解析】選c。甲為內(nèi)接法,由于電流表的分壓作用,使電阻的測量值偏大,適合

15、rra的情況,乙為外接法,由于電壓表的分流作用,使電阻的測量值偏小,適合rrv的情況,由兩種接法的特點可知,a、b、d錯誤,c正確。2.已知通過三個并聯(lián)支路的電流之比是i1i2i3=123,則三個并聯(lián)支路的電阻之比r1r2r3為()a.123b.321c.236d.632【解析】選d。由歐姆定律有r=,在并聯(lián)電路中,電壓相等,所以有r1r2r3=632。3.如圖所示的電路常被稱為分壓電路,當(dāng)a、b間的電壓為u時,利用它可以在c、d端獲得0至u之間的任意電壓。當(dāng)滑動變阻器的滑片p移至中點時,ucd等于()a.ub.uc.ud. 0【解析】選c。由題意知,滑片p移至r的中點,變阻器下半部分電阻為,根據(jù)歐姆定律得:ucd=,故c正確。4.有兩個相同的靈敏電流計,允許通過的最大電流(滿偏電流)為ig=1 ma,表頭電阻rg=20 ,若改裝成一個量程為3 v的電壓表和一個量程為0.6 a的電流表應(yīng)分別()a.串