202X-202X学年高中物理第二章恒定电流第4节串联电路和并联电路课件新人教版选修3-1

第4节串联电路和并联电路【学习目标】1.知道串、并联电路的电流和电压特点.2.掌握串、并联电路的有关计算.3.了解小量程电流表(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.根底知识核心要点学习效果核心素养根底知识探究教材探究知识点一串联电路的特点【问题导学】如图,三个电阻组成串联电路.(1)在某一段时间内,通过三个电阻的电荷量有何关系?通过三个电阻的电流有何关系?答案:(1)相等相等(2)U03=U01+U12+U23【知识梳理】1.电流关系:串联电路各处的电流,即I=.2.电压关系:串联电路两端的总电压等于各局部电路电压,即U=.3.电阻关系:串联电路的总电阻等于各局部电路电阻,即R=.相等I1=I2=I3之和U1+U2+U3之和R1+R2+R3知识点二并联电路的特点【问题导学】如图,三个电阻构成并联电路.(1)图中6个点中,1,2,3点的电势有什么关系?4,5,6点的电势有什么关系?那么三个电阻两端的电压有什么关系?答案:(1)相等相等相等(2)假设某段时间内通过三个电阻的电荷量分别是q1,q2,q3,那么该时间内通过电路的总电荷量是多少?总电流I与各个电阻中的电流I1,I2,I3有什么关系?1.电流关系:并联电路的总电流等于各支路电流

,即I=

.2.电压关系:并联电路的总电压与各支路电压

,即U=

.之和【知识梳理】I1+I2+I3相等U1=U2=U3之和知识点三电压表和电流表【问题导学】(1)小量程电流表有哪三个参数?三个参数之间有什么关系?(2)对于小量程电流表,其额定电压比较小,如何将该电流表改装成大量程的电压表?(3)对于小量程电流表,其额定电流比较小,如何将该电流表改装成大量程的电流表?答案:(1)三个参数:内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug.关系:Ug=IgRg.(2)需将表头串联一个分压电阻,改装成大量程的电压表.(3)需将表头并联一个分流电阻,改装成大量程的电流表.1.小量程电流表表头的三个参数【知识梳理】表头最大刻度满偏电流IgRg2.电压表的改装3.电流表的改装思考判断1.串联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和.()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.并联电路的总电阻一定大于每一个支路的电阻.()4.电流表中的并联电阻的作用是分去一局部电流.()5.假设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.()×√×√×核心要点突破要点一串联电路和并联电路的特点1.串联电路、并联电路总电阻的几个常用推论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=nRn个相同电阻R并联,总电阻R总=

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)并联电路具有分流作用: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I1R1=I2R2=I3R3=U.【例1】(2021·湖北省八校高三联考)用半导体材料制成热敏电阻,在温度升高时,电阻会迅速减小,如下图,将一热敏电阻接入电路中,接通开关后,随温度的升高会观察到()A.电流表示数不变 B.电流表示数减小C.电压表示数增大D.电压表示数减小〚思路探究〛(1)R1,R2与热敏电阻之间的串、并联关系是怎样的?(2)当热敏电阻值减小时,电路中总电阻如何变化?答案:(1)R2与热敏电阻串联然后再与R1并联.(2)热敏电阻值减小,电路中总电阻变小.答案:D方法总结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、并联电路的根本规律、特点.(3)灵活地选用恰当的物理公式进展计算.【针对训练1】(2021·江苏无锡市锡山中学高二周考)由四个电阻连接成的电路如下图.R1=8Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,R4=3Ω.(1)求a,d之间的总电阻;答案:(1)14Ω答案:(2)1A,2A(2)如果把42V的电压加在a,d两端,那么通过R3,R4的电流分别是多少?要点二电表的改装1.电表改装的步骤(1)先明确小量程电流表G的两个参数:Ig,Rg,并算出满偏电压Ug=IgRg.(2)用欧姆定律求改装时需要串联或并联的电阻①改装成电压表时要串联一个阻值较大的电阻以分压,它的阻值用它分担的电压(改装后的电压表量程减去Ug)除以最大电流(即Ig)确定.②改装成电流表时要并联一个阻值较小的电阻以分流,它的阻值用它两端的电压(即表头的Ug)除以通过它的电流(即改装后的电流表量程减去Ig)确定.2.电压表、电流表的改装❶的比照状元心得❶1)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.【例2】(2021·河北辛集中学高二期末)有一电流表G,内阻Rg=10Ω,满偏电流Ig=3mA.(1)要把它改装成量程为0～3V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0～0.6A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?〚思维导图〛答案:(1)990Ω

1000Ω

(2)0.05Ω

0.05Ω方法总结电表改装的相关计算(1)电表改装的计算实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题.(2)扩大电压表量程需串联一固定电阻,扩大电流表量程需并联一固定电阻.(3)扩大后电压表量程为表头与固定电阻总电压,扩大后电流表量程为表头与固定电阻并联总电流.【针对训练2】(2021·河南鹤壁市高级中学高三模拟)有两个一样的灵敏电流计,允许通过的最大电流(满偏电流)为Ig=1mA,表头电阻Rg=20Ω,假设改装成一个量程为3V的电压表和一个量程为0.6A的电流表应分别()A.串联一个2980Ω的电阻和并联一个0.033Ω的电阻B.并联一个2990Ω的电阻和串联一个0.033Ω的电阻C.串联一个2970Ω的电阻和并联一个0.05Ω的电阻D.并联一个2970Ω的电阻和串联一个0.05Ω的电阻A解析:假设改装成一个量程为3V的电压表需串联一个分压电阻,由U=Ig(R+Rg)得,所串联的分压电阻阻值R=2980Ω;假设改装成一个量程为0.6A的电流表需并联一个分流电阻,由IgRg=(I-Ig)R得,所并联的分流电阻R≈0.033Ω,应选项A正确.学习效果检测1.(多项选择)以下说法中正确的选项是()A.一个电阻和一根无电阻的理想导线并联,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),那么总电阻也增大D.并联电路任一支路电阻增大(其他支路不变),那么总电阻一定减小ABC解析:由并联电路的特点知:并联电路的总电阻比各支路的阻值都要小,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对,D错.2.把表头G改装成大量程电流表时,以下说法正确的选项是()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本身允许加的电压增大了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,但表头的各特征量都不变,故D对,A,B,C错.3.如下图电路中,电阻R1,R2,R3的阻值相等,电池的电阻不计(电池两端电压恒定).那么开关S接通后流过R2的电流是S接通前的()B4.(2021·浙江温州中学高二周测)电流表的内阻Rg=120Ω,满偏电流Ig=3mA.(1)要把它改装成量程是6V的电压表,应串联多大的电阻?答案:(1)1880Ω答案:(2)0.12Ω(2)要把它改装成量程是3A的电流表,应并联多大的电阻?核心素养提升(教师备用)【方法拓展】——混联电路的分析方法1.复杂的电路需要等效简化(1)理想导线可任意长短,电势相等的各点合并;(2)理想电流表的电阻为零,可看成短路;(3)无电流的支路去除;理想电压表的电阻为无穷大,无电流,可看成断路;电容器在充电电流稳定后无电流,可看成断开.学长经历分享2.分析多个电阻组成的混联电路的总电阻时,先分析并联局部,再分析串联局部.3.假设混联电路中一个电阻变大时,那么混联电路的总电阻变大.反之,假设混联电路中一个电阻变小时,那么混联电路的总电阻变小.【以例示法】(2021·哈尔滨市六中高三模拟)(多项选择)一个T形电路如下图,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω.另有一电压为100V的测试电源,那么()A.当c,d端短路时,a,b之间的等效电阻是40ΩB.当a,b端短路时,c,d之间的等效电阻是40ΩC.当a,b两端接通测试电源时,c,d两端的电压为80VD.当c,d两端接通测试电源时,a,b两端的电压为80VAC【科学·技术·社会·环境】室温超导体电能因输电线存在电阻而变成热量白白损耗,是远距离电力传输中困扰人们的一大难题.随着低温超导体被发现,超导电缆逐渐投入应用,但是复杂的制冷设备和加工工艺,依然使输电本钱难以降低.2021年,科学家发现当YBCO被红外激光脉冲照亮时,在很短的一瞬间,它会暂时在室温下变成超导体.研究人员相信这一现象背后的原理是:激光脉冲导致晶体晶格中的单个原子发生短暂变动,从而导致超导性的产生.这项成果将有望帮助现有低温超导材料实现在高得多的