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文档简介
11.4串联电路和并联电路(教学课件)——高中物理人教版(2019)必修第三册1.知道串、并联电路的电流、电压和电阻的特点。2.掌握串、并联电路的相关计算。3.了解电流表(表头)的原理,知道满偏电流和满偏电压的概念。4.理解利用电流表(表头)改装成电压表和电流表的原理。学习目标:在初中,我们曾研究过串、并联电路中电流的规律和电压的规律,如果把两个电阻R1、R2串联或并联后看成一个电阻,它们应该是怎样的关系?··R1R2R1R2今天我们就用高中物理知识作进一步分析。在此基础上,讨论串、并联电路中各部分电阻的关系。新知导入1、电流①串联电路中的电流处处相等0123串联电路I0=
I1=
I2=
I3证明:恒定电流电路中各处电荷分布稳定,保持不变(任何位置的电荷量不会越来越多或越来越少),可以看出,通过0、1、2、3处的电荷量必然相等,所以在时间t内有q0=q1=q2=q3I0=I1=I2=I3新知讲解一:串、并联电路的特点证明:要保持电路各处电荷量分布稳定不变,相同时间内流过干路0点的电荷量必须等于流过各支路1、2、3各点的电荷量之和,由此可知1、电流②并联电路的总电流等于各支路电流之和0123并联电路I0=
I1+
I2+
I3q0=q1+q2+q3I0=I1+I2+I3一:串、并联电路的特点串、并联电路中电流的分配关系①串联电路中电流处处相等②并联电路中通过各支路电阻的电流跟它们的阻值成反比.推导:在并联电路中,U1=I1R1,U2=I2R2,U3=I3R3…Un=InRn,U1=U2=…=Un,所以有I1R1=I2R2=…=InRn=I总R总=U.2、电压①串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和0123串联电路
串联电路中,以φ0、φ1、φ2、φ3表示电路中0、1、2、3各点的电势,以U01、U12、U23、U03表示各点之间的电势差U01
=φ0
–φ1
;U12
=φ1
–
φ2
;U23
=φ2
–
φ3
;U03
=φ0
–
φ3;
U01+
U12
+
U23
=
(φ0
–φ1)+(φ1
–
φ2)+(φ2
–
φ3)=
φ0
–
φ3U01+
U12
+
U23
=
U03
一:串、并联电路的特点2、电压②并联电路的总电压与各支路电压相等。3’0123并联电路1’2’0’在不考虑导线电阻的情况下:左边:φ0
=
φ1
=
φ2
=
φ3
;右边:φ0’=
φ1’=
φ2’=
φ3’
φ0
–φ0’=
φ1
–
φ1’=
φ2
–φ2’=
φ3
–φ3’U总=U1=U2=U3一:串、并联电路的特点串、并联电路中电压的分配关系①并联电路中电压处处相等②串联电路中通过各电阻的两端的电压跟它们的阻值成正比.推导:在串联电路中,U1=I1R1,U2=I2R2,U3=I3R3…Un=InRn,I1=I2=…=In,所以有:3、电阻①串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和IUU1U2R1R2当两个电阻串联至电路时,若将其看为一个整体,则此时的电阻为R,此时的电压为U,则有:R=R1+R2U=U1+U2RUI一:串、并联电路的特点3、电阻②并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和II1I2R1R2U当两个电阻并联至电路时,若将其看为一个整体,则此时的电阻为R,此时的电压为U,则有:I=I1+I2
新知讲解一:串、并联电路的特点串、并联电路中电阻的关系串联电路:并联电路:思考1:如果增大其中一个电阻的阻值,R总会如何变化?思考2:如果在原串联电路上再串一个(或者在原并联电路上再并一个),R总会如何变化?串联:RxR总
并联:RxR总串联:再串一个,R总
并联:再并一个,R总简记:越串越大;越并越小不管电路连接方式如何,只要有一个电阻增大(减少),总电阻就增大(减少)。串、并联电路总电阻的比较四、电压表和电流表的电路结构1.表头(1)常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。(2)工作原理:通电后,线圈在磁场力的作用下带动指针偏转,电流越大,指针偏角越大。(3)从电路的角度看,表头就是一个电阻,遵从欧姆定律。通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的。新知讲解2.表头的三个特征量①内阻Rg:表头的电阻Rg
叫作电流表的内阻。②满偏电流Ig:指针偏转到最大刻度时的电流Ig
叫作满偏电流。③满偏电压Ug:表头通过满偏电流时,加在它两端的电压Ug叫作满偏电压。由欧姆定律可知:Ug=IgRg表头的满偏电压Ug
和满偏电流Ig
一般都比较小。RgUgIg3.表头G改装成大量程的电压表U(1)测量较大的电压时,要串联一个分压电阻R,把表头改装成电压表,即电压表可以看作一个电压可读的“大电阻”。UUgURIgRgRVU(2)串联电阻R的作用是分担一部分电压,起这种作用的电阻常常被叫作分压电阻。电压表的内阻:RV=R+Rg4.表头G改装成大量程的电流表测量较大的电流时,则要并联一个分流电阻R,把小量程的表头改装成大量程的电流表。电流表可以看作一个电流可读的“小电阻”。UUIAIIgRgR(2)并联电阻R的作用是分去一部分电流,起这种作用的电阻常常被叫作分流电阻。电流表的总电阻例题:一个表头的内阻Rg
为30Ω,满偏电流Ig
为1mA。要把它改装为量程0〜0.6A的电流表,需要并联多大的电阻?改装后电流表的内阻是多少?分析:电流表由表头和电阻R并联组成,如图的虚线框所示。电流表量程为0〜0.6A,是指通过电流表的电流为0.6A时,表头的指针指在最大刻度,即通过表头的电流等于Ig
。新知讲解新知讲解解:通过电阻R的电流IR
=I-Ig
=(0.6-0.001)A=0.599A由欧姆定律可以求出分流电阻电流表内阻RA
等于Rg
与R的并联值,有【例1】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
B电路元件的处理技巧①若电阻上没有电流流过时,该电阻相当于导线。②理想电流表的内阻可看成零,可用导线替代。③理想电压表的内阻可看成无穷大,可看成断路。④稳定电容器的电阻无穷大,可看成断路经典例题【例2】如图所示,R1∶R2∶R3=1∶2∶3.当AB两端加上某一电压后,则流过三个电阻的电流之比为I1:I2:I3=
。
6:3:2R1R2R3ABR1R2R3ABCDCDφA=φDφB=φCφA>φBR1:A→C等效与A→BR2:D→C等效与A→BφA=φD>φB=φCR3:D→B等效与A→B【变式训练】如图所示,R1∶R2∶R3=1∶2∶3.当AB两端加上某一电压后,则三个电流表示数I1:I2:I3=
。
11:5:9A3A1A2AR1R2R3BA3A2R1R2R3BA1ACDCDEE注意:电路简化后,求电表示数要将电表复原到对应的节点之间【例3】如图所示电路,当ab两端接入100V电压时,cd两端为20V,当cd两端接入100V电压时,ab两端电压为50V,则R1:R2:R3为()A.4:2:1B.2:1:1C.3:2:1D.以上都不对R1R1R2R3R3abcdAR2R3R3abcdR1R1R2abcd100V20V40V40V100V50V25V25V注意:简化电路时,没有电流经过的电阻要去掉【变式训练】如图所示电路,设R1=R2=R3=R4=R,求:电键S闭合和开启时,A、B两端电阻之比。5:61.如图所示,当AB间加上电压时,R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等,则三电阻的阻值之比R1:R2:R3为()A.1:1:4B.1:1:1C.1:1:2D.2:2:1AR1R2AR3B课堂练习2.某同学要把一个量程为200μA,内阻为300Ω的直流电流计G,改装成量度范围是0~4V的直流电压表,那么()A.串联一个阻值为20kΩ的电阻B.并联一个阻值为19.7kΩ的电阻C.改装后的电压表内阻为20kΩD.改装后的电压表内阻为19.7kΩC课堂练习3.如图所示,两个电阻串联后接在电路中a,b两点,已知a,b两点间电压不变。某同学把一个实验室里的电压表并联在R1两端时,读数为5V;将该电压表并联在R2两端时,读数为4V,则a,b两点间电压()A.大于9VB.等于9VC.小于9VD.无法确定AR1R2ab课堂练习4.一电流表由电流计G和电阻R并联而成,如图所示,在校准时发现此电流表的读数总比准确值稍小些,采用下列措施可使读数变准确的是()A.在R上串联一比R小得多的电阻B.在R上串联一比R大得多的电阻C.在R上并联一
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