人教版高中物理必修三 （串联电路和并联电路）新课件

第4节串联电路和并联电路

核心素养物理观念科学思维1.掌握串、并联电路的电流、电压和电阻的关系。2.掌握将小量程电流表改装成电压表和大量程电流表的原理。3.认识伏安法测电阻的两种电路。1.会分析串、并联电路和简单的混联电路，并能进行有关计算。2.理解滑动变阻器的限流式和分压式接法，并能正确选择和应用。3.根据串、并联电路知识，进行电表改装的有关计算。4.理解电流表的内接法和外接法，并能正确的选择和应用。知识点一串联电路和并联电路[观图助学]

大型庆祝活动期间，街上的树上都挂满了装饰用的一串串小彩灯，当夜幕降临的时候，火树银花，非常好看，这些小彩灯的额定电压一般只有几伏，但大多数都使用了220V的家用照明电路，这些小彩灯是怎样连接的？1.串联电路：把几个导体或用电器____________连接，接入电路的连接方式，如图甲所示。2.并联电路：把几个导体或用电器的一端____________，另一端也____________，再将两端接入电路的连接方式，如图乙所示。依次首尾连在一起连在一起3.串联电路、并联电路的特点相等

串联电路并联电路电流关系各处电流________，即I＝____________总电流等于各支路电流________，即I＝________________I1＝I2＝…＝In之和I1＋I2＋…＋In之和U1＋U2＋…＋Un相等U1＝U2＝…＝Un之和R1＋R2＋…＋Rn倒数之和[思考判断](1)横截面积不同的两个导体串联时，通过面积较大的导体的电流大。(

)(2)两电阻并联时，电阻越大，单位时间内流过电阻某一横截面的电荷量越多。(

)(3)串联电路的总电流等于流过各电阻的电流之和。(

)(4)并联电路干路上的电流一定比通过某一支路的电流大。(

)×××√[观图助学]上图是学生实验中经常用到的电压表和电流表，实际上这两个电表是由小量程的灵敏电流计G(表头)改装而成的，结合初中物理知识，猜想应该如何改装呢？知识点二电压表和电流表的电路结构1.小量程电流表G(表头)的三个参量：表头最大刻度满偏电流IgRg2.电表改装原理： (1)电压表改装：将表头________一个较________电阻，如图所示：串联大(2)电流表改装：将表头________一个较________电阻，如图所示：并联小[思考判断](1)电压表中串联的电阻的作用是分去一部分电流。(

)(2)改装后电压表的量程越大，其串联的分压电阻就越大。(

)(3)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。(

)(4)若将电阻并联在电流表上改装成大量程的电流表后，增大了原电流表的满偏电压。(

)×√××[观察探究]1.如图所示，三个电阻组成串联电路。(1)若R1＝R2＝R3＝R，则此串联电路的总电阻R总为多少？(2)若R1<R2<R3，每个电阻两端的电压由小到大如何排序？核心要点对串、并联电路的理解2.如图所示，三个电阻构成并联电路。 (1)若R1＝R2＝R3＝R，则此并联电路的总电阻R总为多少？ (2)若R1<R2<R3，流过每个电阻的电流由小到大如何排序？[探究归纳]1.串、并联电路总电阻的比较2.关于电压和电流的分配关系[试题案例][例1]由四个电阻连接成的电路如图所示。R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω。(1)求a、d之间的总电阻；(2)如果把42V的电压加在a、d两端，则通过每个电阻的电流是多少？思路点拨(1)分清四个电阻的串、并联关系。(2)流过R3和R4的电流与其电阻值成反比。即为通过R1、R2的电流。设通过R3、R4的电流分别为I3、I4，则由并联电路电压相等，得I3R3＝I4R4，又I3＋I4＝3A，解得I3＝1A，I4＝2A。答案见解析故Rad＝R1＋R2＋Rcd＝8Ω＋4Ω＋2Ω＝14Ω。方法凝炼串并联电路的规律(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”。[例2]如图所示，R2＝R4，理想电压表V1的示数为70V，理想电压表V2的示数为50V，则A、B间的电压为(

)A.140V B.120VC.100V D.无法计算解析理想电压表所在支路不通，则题图所示电路是四个电阻串联，电压表V1测量的是R1和R2两端的电压之和，电压表V2测量的是R2和R3两端的电压之和。因为R2＝R4，所以电压表V2相当于测的是R3和R4两端的电压之和，即A、B间的电压为电压表V1的示数与电压表V2的示数之和，则A、B间的电压为50V＋70V＝120V，选项B正确。答案B方法总结混联电路及其处理方法(1)混联电路：既有串联又有并联的较复杂连接电路。(2)混联电路的处理方法：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、并联电路的基本规律、特点。③灵活地选用恰当的物理公式进行计算。[针对训练1](多选)三个阻值都为12Ω的电阻，它们任意连接、组合，总电阻可能为(

) A.4Ω B.24Ω C.18Ω D.36Ω答案ACD[针对训练2]如图，R1＝R2＝R3＝4Ω，若在A、C两点之间加上U＝6V的电压，则电流表的读数为(

)A.0 B.0.5A C.1A D.1.5A答案B[观察探究]

实验室有一表头G，满偏电流3mA，内阻100Ω。(1)用它能直接测量3A的电流吗？(2)要改装成一个大量程的电流表是串联一个电阻，还是并联一个电阻？答案(1)不能(2)并联核心要点电表的改装与计算[探究归纳]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。[试题案例][例3]有一个电流计G，内电阻Rg＝10Ω，满偏电流Ig＝3mA。 (1)要把它改装成量程为0～3V的电压表，应该串联一个多大的电阻？改装后电压表的内电阻是多大？ (2)要把它改装成量程为0～3A的电流表，应该并联一个多大的电阻？改装后电流表的内电阻是多大？解析(1)电流计的满偏电压为Ug＝IgRg＝3×10－3×10V＝0.03V串联电阻需承担的电压U′＝U－Ug＝3V－0.03V＝2.97V改装后电压表的内阻为RV＝R＋Rg＝1000Ω。(2)电流计两端电压Ug＝IgRg＝3×10－3A×10Ω＝0.03V分流电阻分担电流为IR＝I－Ig＝(3－3×10－3)A＝2.997A由欧姆定律得分流电阻的阻值为改装后电流表的总电阻为答案(1)990Ω

1000Ω

(2)0.01Ω

0.01Ω方法凝炼电表改装四要点(1)改装为电压表需串联一个大电阻，且串联电阻的阻值越大，改装后电压表的量程越大。(2)改装为电流表需并联一个小电阻，且并联电阻的阻值越小，改装后电流表的量程越大。(3)改装过程把表头看成一个电阻Rg，通过表头的满偏电流Ig是不变的。(4)改装后电表的量程指的是当表头达到满偏电流时串联电路的总电压或并联电路的总电流。[针对训练3]如图所示，有一个表头G，满偏电流Ig＝500mA，内阻Rg＝200Ω，将它改装为有0～1A和0～10A两种量程的电流表，求R1、R2的阻值各为多大？解析当公共端与“1A”端接入电路时，满偏电流I1＝1A当公共端与“10A”端接入电路时，满偏电流I2＝10A当公共端与“10A”端接入电路时，电阻R2与表头内阻Rg串联，再与电阻R1并联。由并联电路的特点可得Ig(Rg＋R2)＝(I2－Ig)R1，代入Ig、I2、Rg的数值，可得R2＋200Ω＝19R1②由①②解得R1＝20Ω，R2＝180Ω。答案R1＝20Ω

R2＝180Ω第1节磁场磁感线

核心素养物理观念科学思维科学探究1.了解磁现象在人类生活中的作用，理解科学技术在社会发展中的作用。2.知道磁场的概念，理解一切磁相互作用都是通过磁场来实现的。3.理解磁感线的概念，会用磁感线描述电流的磁场。了解磁现象在现代生活中的应用，培养学生热爱科学的精神。理解安培定则，会判断电流周围的磁场。知识点一电和磁的联系(1)上海磁悬浮列车加速到平稳运行之后，速度是430千米每小时，速度之高竟超过了F1赛车的最高时速，这其中包含的物理知识是什么呢？[观图助学](2)指南针是我国古代四大发明之一，它对促进人类航海事业的发展产生了巨大的影响，你知道指南针为什么指南吗？(3)信鸽有惊人的远距离辨认方向的本领。试猜想：信鸽高超的认路本领是依赖于什么？1.磁现象(1)磁性：物质具有吸引________物体的性质叫磁性。(2)磁体：天然磁石和人造磁铁都叫作________。(3)磁极：磁体的各部分磁性强弱不同，磁性最________的区域叫磁极。能够自由转动的磁体，静止时指________的磁极叫作南极(S极)，指北的磁极叫作北极(N极)。(4)磁极间相互作用规律：自然界中的磁体总存在着两个磁极，同名磁极相互________，异名磁极相互________。铁质磁体强南排斥吸引2.电流的磁效应(1)1820年，________发现：把一根导线平行地放在磁针的上方，给导线通电时，磁针发生了偏转，说明电流能产生________，这个现象称为电流的磁效应。(2)电流磁效应的发现，用实验展示了________与________的联系，说明________与________之间存在相互作用。奥斯特磁场电磁电磁[思考判断](1)奥斯特实验说明了磁场可以产生电流。(

)(2)天然磁体与人造磁体都能吸引铁质物体。(

)(3)单独一个带电体可以只带正电荷(或负电荷)，同样磁体也可以只有N极或S极。(

)(4)磁与电紧密联系，有磁必有电，有电必有磁。(

)×√××知识点二磁场[观图助学]

观察三幅图片，请思考：甲图中的小磁针为什么会发生偏转？乙图中的通电导线为什么会运动起来？丙图中通电导线之间的相互作用是怎样发生的？1.磁体、电流间的相互作用(1)________________间存在相互作用。(2)通电导线对磁体有作用力，磁体对通电导线也有作用力。(3)________________之间也有作用力。磁体与磁体两条通电导线2.磁场(1)定义：磁体与磁体之间，磁体与通电导线之间，以及通电导线与通电导线之间的相互作用，是通过________发生的，________是磁体或________周围一种看不见、摸不着的特殊物质。(2)磁场的存在形式：磁场和常见的由分子、原子组成的物质不同，不是以微粒的形式存在，而是以场的形式存在。(3)磁场的方向：在磁场中的某一点，小磁针________受力的方向，也就是小磁针静止时________所指的方向，就是这一点的磁场方向。(4)磁场的基本性质：磁极与磁极之间，磁极与电流之间，电流与电流之间都是通过________相互作用的，磁场的基本性质是对放入其中的________或通电导线能产生力的作用。磁场磁场电流N极N极磁场磁体[思考判断](1)磁场不是真实存在的，而是一种理想化的模型。(

)(2)磁极之间的相互作用是通过磁场发生的，磁场和电场一样，也是一种客观存在的特殊物质。(

)(3)通电导线和通电导线之间的相互作用是通过电场发生的。(

)(4)磁场并不是真实存在的，而是人们假想出来的。(

)(5)磁场的基本性质是对处在磁场中的磁极或通电导线有力的作用。(

)×√××√知识点三磁感线[观图助学]如图所示，在玻璃板上撒一层细铁屑，放入磁铁的磁场中，轻敲玻璃板，由细铁屑的分布可以模拟磁感线的形状，由实验得到条形磁铁和蹄形磁铁的磁场的磁感线是如何分布的？磁感线有什么特点？磁感线是磁场中真实存在的吗？1.定义：磁感线是为了形象地描述磁场而人为________的曲线，曲线上每一点的________方向都跟该点的磁场方向相同。2.物理意义：用来形象地描述磁场的________和________，并不真正存在。3.描述方法：磁感线上每一点的________方向表示该点的磁场方向，曲线的________表示磁场的强弱。假想切线强弱方向切线疏密[思考判断](1)磁感线可以形象地描述各磁场的强弱和方向，它每一点的切线方向都和小磁针放在该点静止时N极所指的方向一致。(

)(2)磁感线总是从磁铁的N极出发，到S极终止。(

)(3)磁感线可以用细铁屑来显示，因而是真实存在的。(

)√××[观图助学]如图所示，是奥斯特实验装置图，导线通上电流，小磁针发生偏转，奥斯特发现了电流的磁效应，那么通电直导线周围的磁场是怎样分布的呢？知识点四安培定则1.直线电流的磁场

安培定则：右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与________方向一致，弯曲的四指所指的方向就是____________________，如图甲所示。2.通电螺线管的磁场

安培定则：右手握住螺线管，让弯曲的四指与____________的方向一致，

伸直的拇指所指的方向就是____________磁感线的方向，如图乙所示。电流甲乙磁感线环绕的方向环形电流螺线管内部3.环形导线可以看成只有一匝的________，如图所示。丙螺线管[思考判断](1)通电直导线周围磁场的磁感线是闭合的圆。(

)(2)通电螺线管周围的磁场类似于条形磁体周围的磁场。(

)√√[观察探究]

如图所示，物理学家奥斯特通过该装置得出了电流磁效应。 (1)小磁针水平放置，若导线中没有通电流，静止时它的N极指向何方？ (2)若给导线通电时，小磁针发生了明显的偏转，导线应该如何放置？小磁针为何会在导线通电时发生偏转？

答案(1)导线没有通电时，N极指向北方。 (2)导线应沿南北方向水平放置在小磁针上方。原因是电流可以产生磁场。核心要点对磁场和奥斯特实验的理解[探究归纳]1.电场与磁场的比较

电场磁场场源电荷磁体、电流、运动电荷基本性质对放入其中的电荷有静电力的作用对放入其中的磁体、通电导线、运动电荷有磁场力的作用相同点磁场和电场都是客观存在的特殊物质，都具有能量2.理解(1)磁场是一种特殊物质，它的基本性质是对放入磁场中的磁体、电流有磁场力的作用；而电场是电荷周围存在的一种特殊物质，其基本性质是对放入电场中的电荷有电场力的作用，而不会对放入静电场中的磁体产生力的作用。因此，磁场和电场是两种不同的物质，具有各自的特点。(2)磁场与电场一样，都是物质，作为一种特殊的物质——场，电场与磁场有相同点也有不同点，不要认为电场与磁场是同一种物质。不要把电流与电流之间的相互作用误理解为电荷与电荷之间的相互作用。[试题案例][例1](多选)下列有关磁场的说法中，正确的是(

)A.磁体周围的空间存在看不见、摸不着的磁场B.磁极间的相互作用是通过磁场发生的C.磁场是有方向的，在磁场中的不同位置，其磁场方向一般不同D.在磁场中的某点，小磁针南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相同解析磁场虽然看不见、摸不到，但它是一种客观存在的物质，它的基本性质是对放入其中的磁体产生力的作用，磁极间的相互作用就是通过磁场发生的，磁场具有方向性，在磁场中的某点，小磁针北极所受磁场力的方向与该点的磁场方向一致，南极所受磁场力的方向与该点的磁场方向相反(磁场方向的另一种描述方法)，故A、B、C正确，D错误。答案ABC方法总结对磁场的理解基本性质对放入其中的磁体或通电导线有力的作用客观性质磁场不是由分子、原子、离子组成的，但它是一种客观存在的物质特殊性质磁场不是以微粒形式存在的，而是以场的形式存在方向特性磁场是具有方向的，磁场的方向就是小磁针N极在磁场中受力的方向，或能自由转动的小磁针静止时N极的指向[例2]物理实验都需要有一定的控制条件。奥斯特做电流磁效应实验时，应排除地磁场对实验的影响。关于奥斯特的实验，下列说法中正确的是(

) A.该实验必须在地球赤道上进行 B.通电直导线应该竖直放置 C.通电直导线应该水平东西方向放置 D.通电直导线应该水平南北方向放置

解析小磁针静止时指向南北，说明地磁场的方向为南北方向，当导线南北方向放置时，能产生东西方向的磁场，把小磁针放置在该处时，可有明显的偏转，故选D。

答案D[针对训练1]奥斯特实验说明了(

)A.磁场的存在 B.磁场的方向性C.电流可以产生磁场 D.磁体间有相互作用解析奥斯特实验中电流能使静止的小磁针发生偏转，说明电流周围存在磁场，即电流产生了磁场。故正确答案为C。答案C[观察探究]如图所示是电路没接通时两个小磁针的指向。(1)接通后，两个小磁针的N极指向一致吗？(2)同名磁极相互排斥、异名磁极相互吸引的规律在螺线管内部适用吗？答案(1)不一致。(2)不适用。核心要点磁感线和电流的磁场[探究归纳]1.磁感线的特点(1)在磁体外部，磁感线从N极发出，进入S极；在磁体内部由S极回到N极。(2)磁感线的疏密程度表示磁场的强弱，磁感线越密的地方磁场越强；磁场方向即过该点的磁感线的切线方向。(3)磁感线闭合而不相交，不相切，也不中断。(4)磁感线是人们为了形象描述磁场而假想的线，并不真实存在。2.常见永磁体的磁场(如图所示)3.常见的三种电流磁感线分布安培定则立体图横截面图纵截面图直线电流环形电流

内部磁场比环外强，磁感线越向外越稀疏通电螺线管说明：用“×”表示磁场方向垂直于纸面向里，用“·”表示磁场方向垂直于纸面向外，用“⊗”表示电流方向垂直于纸面向里，用“⊙”表示电流方向垂直于纸面向外，则可方便、直观地描述磁感线的分布。“×”可想象成从箭尾向箭头看到的情景，“·”可想象成迎着箭头看到的情景。[试题案例][例3]关于磁感线，下列说法中正确的是(

)A.两条磁感线的空隙处一定不存在磁场B.磁感线总是从N极到S极C.磁感线上每一点的切线方向都跟该点的磁场方向一致D.两个磁场叠加的区域，磁感线就可能相交解析磁感线是为了形象描述磁场而假想的有方向的曲线，曲线上每一点的切线方向表示磁场的方向，曲线的疏密表示磁场的强弱，所以C正确，A错误；在磁体外部磁感线从N极到S极，内部从S极到N极，磁感线不相交，所以B、D错误。答案C[例4]电路没接通时三个小磁针方向如图所示，接通电路后确定三个小磁针的转向及最后N极的指向。(其中小磁针3在螺线管内部)

解析由安培定则可知螺线管内部磁场方向由左向右，故小磁针3顺时针转动，最后N极指右；小磁针1所在位置处磁场方向向左，故小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2所在位置处磁场方向向右，小磁针2顺时针转动，最后N极指右。

答案小磁针1逆时针转动，最后N极指左；小磁针2顺时针转动，最后N极指右；小磁针3顺时针转动，最后N极指右。方法总结(1)通电螺线管外部的磁感线和条形磁铁外部的磁感线相似，也是从N极出来，进入S极。通电螺线管内部的磁感线跟螺线管的轴线平行，方向由S极指向N极，并和外部的磁感线连接，形成环绕的闭合曲线。(2)判断小磁针N极的指向，需要先判断小磁针所在处那一点的磁感线方向。[针对训练2](多选)如图是几种常见磁场