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高中物理新课标版人教版选修3-1精品课件:2.4《串联电路和并联电路》(flash动画_已加入)_图文

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2.4《串联电路和 并联电路》

一、认识电路

1.什么是电路的串联?

把几个导体元件依次首尾相连的方式 2.什么是电路的并联?

把几个元件的一端连在一起另一端也连在 一起,然后把两端接入电路的方式

二、电流特点
1.串联电路:
0 1 2 3

串联电路各处的电流相同 I0 = I1 = I2 = I3 2.并联电路:
1 0 2 3

并联电路的总电流等于各支路的电流之和 I0 = I1 + I2 + I3+…

三、电压特点
1.串联电路:
0 U1 R1 1

U U2 R2 2 U3 R3 3

串联电路两端的总电压等于各部分电路电压之和 U=U1+U2+U3

2.并联电路:
0 U

R1 R2 R3 1

并联电路的总电压与各支路的电压相等

U=U1=U2=U3

三、电阻特点
1.串联电路:

U ? U1 ? U 2
U U1 U 2 ? ? I I I

I

R1

R2

U1

U

U2

U U1 U 2 ? ? ? I I1 I 2
讨论:多个电阻串联呢?

R ? R1 ? R2 R ? R1 ? R2 ? ? Rn

串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和

1.串联电路: R ? R1 ? R2 ? 2.并联电路:
I ? I1 ? I 2
I1 I 2 I ? ? ? U U1 U 2
I I1 I 2 ? ? U U U

三、电阻特点
? Rn

串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和
I
I1 R1 I2 R2 U

1 1 1 ? ? R R1 R2 1 1 1 ? ? ? 讨论:多个电阻并联呢? R R1 R2

1 ? Rn

并联电路的总电阻的倒数等于各支路 电阻的倒数之和

三、电阻特点
1.串联电路: R ? R1 ? R2 ?
1 1 1 2.并联电路: ? ? ? R R1 R2 讨论:
①R1和R2并联后R=?

? Rn
1 ? Rn

(若R1远大于R2,R=?)

②n个相同电阻(R1)串联或并联,其总电阻R=? ③不同阻值的电阻串联,总电阻与其中最大电阻有何关系? ④不同阻值的电阻并联,总电阻与其中最小电阻有何关系?

⑤并联电路中,某一电阻增大,总电阻如何变? ⑥混联电路中,某一电阻增大,总电阻如何变?

四、串并联电路特点
I ? I1 ? I 2 ?
1.串联电路

? In
? Un

U ? U1 ? U 2 ?

R ? R1 ? R2 ? I ? I1 ? I 2 ?
2.并联电路

? Rn ? In
? Un
1 ? Rn

U ? U1 ? U2 ?
1 1 1 ? ? ? R R1 R2

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 ) A.4:2:1 B.2:1:1
a R1 b R1 R2 R3 R3 d c

C.3:2:1
D.以上都不对
40V a 100V b R1 R1

25V c R2 20V d a R3 50V b R2 R3 c 100V d

40V

25V

如图所示电路中, R1=20Ω, R2=40Ω, R3=60Ω, R4=20Ω, ACD R5=40Ω,则下列说法正确的是 ( ) A.若UAB=140V,C、D端开路,则UCD=84V B.若UAB=140V,C、D端开路,则UCD=140V C.若UCD=104V,A、B端短路,则通过R1的电流为0.6A D.若UCD=104V,A、B端短路,则通过R3的电流为0.4A

R1
A B R4

R2 R3

C A B

R1 R4 R3

R2 R5

C D

R5

D

有四盏灯,接入如图的电路中, L1和L2的 电阻均为484Ω,L3和L4的电阻均为1210Ω, 把电 路接通后,四盏灯的电流之比 I1:I2:I3:I4= 7:5:2:7 . L
2

L1 L3

L4

U

五、电流计(表头) 1、作用: 测量微小电流和电压 2. 三个主要参数 ①内阻:电流计内阻Rg ②量程:满偏电流 Ig 0

1 mA

2 3

③满偏电压Ug
3.电路图符号:

U g ? I g Rg
G

六、电压表
在表头串联一个阻值较大的电阻 例1:有一个电流表G,内阻Rg=30Ω,满偏电流 Ig=1mA。要把它改装为量程为0~3V的电压表, 要串联多大的电阻?改装后的电压表内阻多大?
Ug Ig Rg U UR R V U

R串=2.97X103Ω

Rv=3.0KΩ

六、电压表
在表头串联一个阻值较大的电阻
R? U ? I g Rg Ig
U U ? 1) Rg ? ? Rg ? ( Ug Ig

R ? (n ?1) Rg
Ug Ig Rg U UR R V U

七、电流表

在表头上并联一个阻值较小的电阻

例2.有一个电流表G,内阻Rg=30Ω,满偏电流 Ig=1mA。要把把它改装为量程为0~0.6A的电流 表,要并联多大的电阻?改装后的电流表内阻 多大?
U I

Ig Rg IR R

I

A

U

R并=0.050Ω

RA=0.0499Ω

七、电流表
在表头上并联一个阻值较小的电阻
I g Rg ? ( I ? I g ) R
?R? Ig I ? Ig Rg

R?
U I

Rg n ?1
I A

Ig Rg IR R

U

小 结 1)若要将电流表G改装成一个量程为Ug的n倍的 电压表V,需要串联电阻的阻值为

R ? (n ?1) Rg
2)若要将电流表G改装成一个量程为Ig的n倍的 电流表A,需要并联的电阻的阻值为 Rg R? n ?1

八、电流表和电压表的读数 读数时应使视线垂直于刻度表面,并要估读. 具体估读 方法如下: (1) 量程为3 V和3 A的电压表和电流表,其最小分度为 0.1 V和0.1 A, 读数要估读到最小分度的十分之一. (2) 量程为0.6 A的电流表,其最小分度为0.02 A, 读 数要估读到最小分度的,即不足半格的略去,超过半格的要 按半格读出,因此最后读数如果以安培为单位,小数点后面 有两位,尾数可能为0、1、2、3… (3) 量程为15 V的电压表,其最小分度为0.5 V, 读数 要估读到最小分度的,因此最后读数如果以伏特为单位,小 数点后面只有一位,尾数为0、1、2、3、4…

如图7所示伏特表指针位置,若用0-3V量程时,
读数为2.50V 如图8所示安培表指针位置,若用0-3A量程时, 读数为1.60A

图7

图8

基本仪器的读数 4、电流表电压表的读数

原则:凡最小分度值是一个单位的,有 效数字的末位都在精度的下一位,即需 1 2 要估读,若无估读,则在精度的下一位 补“0”
0
3

A

读数:0.70A

基本仪器的读数

1

2

0
V

3

读数:2.40V

基本仪器的读数

凡最小分度值是2或5个单位的,有效数字的末位就是精度 的同一位(含估读数),若无估读不需补“0”。若用 0~0.6安量程,其精度为0.02安,说明测量时只能准确到 0.02安,不可能准确到0.01安,因此误差出现在安培的百 分位(0.01安),读数只能读到安培的百分位,以估读最 小分度半小格为宜,当指针指在小于半小格位置则舍去, 指针正对半小格则取为0.01安,指针超过半小格时则算一 小格即0.02安

基本仪器的读数
0.2

0 4

.

0 A

0.6

读数:0.14A

基本仪器的读数
0.2

0 4

.

0 A

0.6

读数:0.37A

基本仪器的读数
5 10

0 V

15

读数:10.5V

基本仪器的读数
5 10

0 V

15

读数:9.5V

(3)当电压表在15伏档位,表盘的最小分度值为 0.5伏/格,虽能准确读到0.5伏,但误差仍出现在 最小分度值的同一数位上,即伏特的十分位。其估 读法则是:将最小分度分为五等分仍按不足半等分 舍去,等于或超过半等分算一个等分。 如图7所示伏特表指针位置,若用0-15V量程时, 读数为12.5V。

图7

如图8所示安培表指针位置,若用0-0.6A量程时, 读数为0.32A

图8

一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和 三个可变电阻及电源连接成如图所示的电路,今 有一质量为m的带电液滴悬浮在两极板之间静止 CD 不动,要想使液滴上升可采用的办法是( ) R R A.增大R1
1 2

B.增大R2
C.增大R3 D.减小R2
C R3

如图所示是将滑动变阻器作为分压器用的电路,A、B为分 压器的滑片放在变阻器的中央,下列判断哪些正确( ) ABC A.空载时输出电压为UAB=UCD/2 B.当接上负载R时,输出电压UAB>UCD/2 C.负载R越大,UAB越接近UCD/2 D.负载R越小,UAB越接近UCD/2 C P A R/2 D B C

C
P A D B B A

P

R/2 D

九、限流和分压电路的选取 Rx 1.限流式 P E s A R B 图中变阻器起限流作用,求待测电阻Rx的电压可调

范围

限流式电路的特点:

Rx E~E Rx ? R

1.电压不能从零开始调节,调节范围较小. 但电路结构较为简单. 2.电能损耗较小.

九、限流和分压电路的选取
Rx

2.分压式

P A R B

E

s

图中变阻器起分压作用,求待测电阻Rx的 电压可调范围 分压式电路的特点: 1.电压可以从零开始调节到电源电动势,调节范 围较大. 但电路结构较为复杂.

0~ E

2.电能损耗较大.

九、限流和分压电路的选取
限流式
可调范围 变阻器
Rx E~E Rx ? R

分压式

0~ E
较小阻值 较大

较大阻值 较小

电能损耗

若实验要求电压从零开始变化,应选择分压式电路 如无此要求,即 R>10Rx,应选择限流式电路

R<10Rx,应选择分压式电路

有一满偏电流Ig=5mA,内阻Rg=400Ω的 电流表G,若把它改装成量程为10V的电压表, 应 串 一个 1600 Ω的分压电阻,该电压表的内 阻为 2000 Ω;若把它改装成量程为3A的电流 并 表,应 联一个 0.668 Ω的分流电阻,该电流 0.667 表的内阻为 Ω

一量程为100μA的电流表,内阻为100Ω,表 盘刻度均匀,现串联一个9900 Ω的电阻将它改 1 V,用 装成电压表,则该电压表的量程是 它来测量电压时,表盘指针位置如图所示,此时 0.80V 电压表的读数大小为
0.5V 50 1V 100

十、电阻的测量

伏安法

用电压表测出电阻两端的电压U,用电流表 测出通过电阻的电流I,利用部分电路欧姆定律 可以算出电阻的阻值R,

U R? I

十、电阻的测量 伏安法测电阻的两种电路 电流表接在电压表两接线柱外侧,通常叫 “外接法” A 电流表接在电压表两接线柱内侧,通常叫 V “内接法” R 因为电流表、电压表分别有分压、分流作用,因此两种 方法测量电阻都有误差. A V R

十、电阻的测量 伏安法测电阻的误差分析

电流表外接法 电压表示数
电流表示数

V

UA ? UR

IA ? IR ? IV ? IR
<

A

R

UV R测 ? IA

UR R真 ? IR

测量值偏小,适于测量小阻值电阻 . 说明:误差来源于电压表的分流,分流越小,误差越小.所以该 电路适合测量小电阻,即 R ?? R
V

十、电阻的测量 伏安法测电阻的误差分析 电流表内接法 电压表示数 电流表示数

UV ? UR ? R A ? UR
IA ? IR
> A

V

UV R测 ? IA

UR R真 ? IR

R

测量值偏大,适于测量大阻值电阻. 说明:误差来源于电流表的分压,分压越少,误差越小.所以该电 路适合测量大电阻,即 R ?? R
A

电阻的测量

伏安法测电阻 外接法

内接法
电流表的分压 R真<R测 R>>RA

误差来源 伏特表的分流 测量结果 测量条件 R真>R测 R<<RV

十、电阻的测量 伏安法测电阻电路选择 若已知待测电阻的大约值,电流表的内阻和电压表的内阻,




Rx RV ? 时,选用电流表内接法. RA Rx Rx RV ? 时,选用电流表外接法. RA Rx





Rx ? RV RA Rx ? RV RA

用内接法. 用外接法.

用伏安法测量某电阻Rx的阻值,现有实验器材如下: A.待测电阻Rx:范围在5—8Ω,额定功率1W B.电流表A1:量程0—0.6A(内阻0.2Ω) C.电流表A2:量程0—3A(内阻0.05Ω) D.电压表V1:量程0—0.6A(内阻3KΩ) E.电流表V1:量程0—0.6A(内阻15Ω) F.滑动变阻器R:0—100Ω G.蓄电池:电动势12V H.导线,电键. 为了较准确的测量,并保证器材安全,电流表应 选 ,电压表应选 ,并画出电路图。

分析: 先确定测量电路 额定电压Um= PRx ? 8V ≈2.8V,应选电压表V1 额定电流Im=
P 1 ? A Rx 5

≈0.45A,应选电流表A1

由 RA RV ? 24.5 Ω<Rx知,应选外接法 再确定控制电路 由R=100Ω>10Rx知,应选择限流式电路 其电路图如图所示。

在图中,AB间的电压为30V,改变滑动变阻器 触头的位置,可以改变CD间的电压,UCD的变化范 围是( C ) A.0~10V B.0~20V

C.10~20V

D.20~30V
A R R C V D

R
B

如图所示R1=6Ω, R2=3Ω R3=4Ω,A、B两点 电压UAB=12V,C1、C2的电容分别为2μF和1μF,则 它们带电荷量分别为 1.44X10-5C 和 4.8X10-6C .
A
R1

R2

C2

R3
B

C2

如图所示,电流表G的内阻不可忽略不计, R1、R2是两个可变电阻,当a、b间的电压为4V 时,电流表的指针G刚好满偏,当a、b间的电压 为3V时,如果仍要使电流表G的指针满偏,下列 方法中可行的是( AB )

A.保持R2不变,增大R1
B.增大R1 ,减小R2 C.保持R2不变,减小R1 D.增大R2 ,减小R1
a R1
R2

G
b

四个电阻R1、R2 、R3、R4如图所示连接,若 R1=R2=R3=R4=2Ω,且R1两端的电压为4V,求:
(1)电路的总电阻.(2)电阻R2两端的电压

R总=1.2Ω

U2=6V
R1 b a R2 R3 c R4 d

R1

c

R3 b R4 d

a
R2

用两只完全相同的电流表,分别改装成一只 量程更大的电流表和一只电压表,将它们串联起 来接入电路中,如图所示,此时( C ) A.两只电表的指针偏转角相同

B.两只电表的指针都不偏转
C.电流表指针的偏转角小于电压表指针的偏转角 D.电流表指针的偏转角大于电压表指针的偏转角
A V

s

如图所示电流表和电压表的读数分别为10V 和0.1A,电压表内阻为500Ω,那么待测电阻R的测 量值比真实值 小 ,测量值为 100Ω ,真实值 为 125Ω.
A
R d V

c

一个未知电阻,无法估计其电阻值,某同学用 伏安法测量此电阻,用如图(a)(b)两种电路各测 一次,用(a)图所测数据为3.0V、3.0mA,用(b)图 ( a) 图 测得的数据是2.9V、4.0mA,由此可知,用 测得Rx的误差较小,测量值Rx= 1000Ω .
V A
Rx

V A
Rx

(a)

(b)

如图所示为一双量程电压表的示意图.已知 电流表G的量程为0~100μA,内阻为600Ω,则图 中串联的分压电阻R1= 4.94X104 Ω, R2= 105 Ω
R1 G R2

+

5V

15V

如图所示,电路由电流计与四个电阻连接而成. 电流计内阻Rg=80Ω,满偏电流Ig=1mA. R1=10Ω ,R2=10Ω ,R3=194Ω ,R4=790Ω.若使用12接 线柱电路可做 电流 表.量程为 5mA .若使用13可 做 电流 表.量程为 10mA .若使用14接线柱电路可 做 电压 表.量程为 1V .若使用15可做 电压 表. 量程为 5V . R3 R4

R1

R2

1

2

3

4

5


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