第十一章電路及其應(yīng)用第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

核心素養(yǎng)學(xué)習(xí)重點(diǎn)物理觀念知道串、并聯(lián)電路的電流、電壓、電阻的特點(diǎn)。串、并聯(lián)電路規(guī)律分析，電流表及電壓表的改裝原理?？茖W(xué)思維(1)分析得出串、并聯(lián)電路電流、電壓關(guān)系式，體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推理過程。(2)依據(jù)電流和電壓的關(guān)系，推導(dǎo)電阻的表達(dá)式，體會(huì)等效思想的運(yùn)用?？茖W(xué)探究建立簡化模型，應(yīng)用串、并聯(lián)電路規(guī)律分析電流表及電壓表的改裝原理。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和研究物理的內(nèi)在動(dòng)機(jī)。課后知能作業(yè)探究點(diǎn)課堂效果反饋探究點(diǎn)串、并聯(lián)電路●基礎(chǔ)梳理串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的電壓、電流、電阻關(guān)系

串聯(lián)電路并聯(lián)電路電流關(guān)系電流處處________，即I＝________________總電流等于各支路電流________，即I＝_______________電壓關(guān)系總電壓等于各部分電路兩端電壓________，即U＝________________總電壓與各支路電壓________，即____________________相等I1＝I2＝…＝In之和I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n之和U1＋U2＋…＋Un相等U＝U1＝U2＝…＝Un之和R1＋R2＋…＋Rn倒數(shù)之和[判斷正誤](1)串聯(lián)電路的總電阻一定大于其中任一部分電路的電阻。(

)(2)并聯(lián)電路的總電阻一定大于其中某一支路的電阻。(

)(3)一個(gè)電阻R和一根電阻為零的理想導(dǎo)線并聯(lián)，總電阻為零。(

)(4)串聯(lián)電路中，其中一個(gè)電阻增大，總電阻增大，并聯(lián)電路中某一電阻增大，總電阻減小。(

)(5)電阻R和阻值無窮大的電阻并聯(lián)，總電阻為無窮大。(

)(6)在并聯(lián)電路中，任意支路電阻增大或減小時(shí)，總電阻將隨之增大或減小。(

)答案：(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)√●重難解讀1．關(guān)于電壓和電流的分配關(guān)系(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，即I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I總R總＝U。2．串、并聯(lián)電路總電阻的比較類型一計(jì)算電阻串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)的電壓、電流和電阻典題1：如圖所示為示波器衰減電路的示意圖，ab之間為信號電壓的輸入端，cd為衰減電路的輸出端，P是和衰減旋鈕固連在一起的開關(guān)，R1、R2、R3、R4為四個(gè)定值電阻，當(dāng)P接通1時(shí)電壓沒有被衰減，當(dāng)P分別接通2、3、4時(shí)電壓被衰減10倍、100倍、1000倍(即輸出電壓變?yōu)檩斎腚妷旱?.1、0.01、0.001)，若某個(gè)示波器的衰減電路中，R4＝1Ω，不計(jì)導(dǎo)線電阻，則其他電阻的阻值分別為(

)A．R1＝900Ω，R2＝90Ω，R3＝9ΩB．R1＝999Ω，R2＝99Ω，R3＝9ΩC．R1＝10Ω，R2＝100Ω，R3＝1000ΩD．R1＝1000Ω，R2＝100Ω，R3＝10Ω

[思維點(diǎn)撥][思維點(diǎn)撥]搞清楚電路的串、并聯(lián)關(guān)系。答案：A跟蹤訓(xùn)練1：如圖電路是將滑動(dòng)變阻器作分壓器用的電路，C、D為分壓器的輸入端，A、B為分壓器的輸出端，把變阻器的滑片P放在變阻器正中間，下列判斷中正確的是(

)答案：B類型二電表的改裝1．表頭電表類型表頭定義小量程的電流表，通過表頭的電流可以從刻度盤上讀出來內(nèi)阻Rg小量程電流表G的電阻滿偏電流Ig小量程電流表G指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流滿偏電壓Ug小量程電流表G通過滿偏電流時(shí)，加在它兩端的電壓，由歐姆定律可知：Ug＝IgRg2.電表改裝電表改裝的問題實(shí)際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計(jì)算問題，只要把表頭看成一個(gè)電阻Rg即可。無論表頭改裝成電壓表還是電流表，它的三個(gè)參量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流并不改變。3.使用注意事項(xiàng)選用電流表、電壓表時(shí)，應(yīng)考慮所測電流、電壓的最大值不能超出儀表的量程，以確保不損壞儀器。在實(shí)驗(yàn)電路中測量電流、電壓時(shí)，電流表、電壓表指針偏轉(zhuǎn)角度不宜過小，以減少誤差。當(dāng)電流表和電壓表不能看成理想的電表時(shí)，即表的內(nèi)阻不能忽略時(shí)，電流表看成一個(gè)小電阻，其示數(shù)為流過此電阻的電流，電壓表看成一個(gè)大電阻，其示數(shù)為此電阻兩端的電壓。電流表A與電壓表V的指針偏轉(zhuǎn)角度越大，相對誤差越小。典題2：如圖所示為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的兩個(gè)量程的電流表，已知表頭G的滿偏電流為Ig，定值電阻R1、R2的阻值均等于表頭的內(nèi)阻。當(dāng)使用1和2兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，電流表的量程為I1，當(dāng)使用1和3兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，電流表的量程為I2。下列說法正確的是(

)A．I1＝2IgB．I2＝3IgC．若僅使R1阻值變小，則I1和I2均變大D．若僅使R2阻值變小，則I1和I2均變大

[思維點(diǎn)撥][思維點(diǎn)撥]搞清楚串、并聯(lián)的連接關(guān)系。答案：C

[規(guī)律方法][規(guī)律方法](1)無論表頭G改裝成電壓表還是電流表，它的三個(gè)特征量Ug、Ig、Rg是不變的，即通過表頭的最大電流Ig并不改變。(2)電表改裝的問題實(shí)際上是串、并聯(lián)電路中電流、電壓的計(jì)算問題，只要把表頭G看成一個(gè)電阻Rg即可。(3)改裝后的電壓表的表盤上顯示的是表頭和分壓電阻兩端的總電壓，改裝后的電流表表盤上顯示的是通過表頭和分流電阻的總電流。跟蹤訓(xùn)練2：四個(gè)相同的小量程電流表(表頭)分別改裝成兩個(gè)電流表A1、A2和兩個(gè)電壓表V1、V2。已知電流表A1的量程大于A2的量程，電壓表V1的量程大于V2的量程，改裝好后把它們按如圖所示連接法連入電路，則(

)A．電流表A1的讀數(shù)等于電流表A2的讀數(shù)B．電流表A1指針的偏轉(zhuǎn)角小于電流表A2指針的偏轉(zhuǎn)角C．電壓表V1的讀數(shù)小于電壓表V2的讀數(shù)D．電壓表V1指針的偏轉(zhuǎn)角等于電壓表V2指針的偏轉(zhuǎn)角答案：D解析：電流表A1與電流表A2由相同表頭與不同電阻并聯(lián)改裝而成，并聯(lián)在電路中，電流表A1與電流表A2的指針偏轉(zhuǎn)角相同，電流表A1的量程較大，則電流表A1的讀數(shù)較大，A、B錯(cuò)誤；電壓表V1與電壓表V2由相同表頭與不同電阻串聯(lián)改裝而成，串聯(lián)在電路中，通過表頭的電流相同，故指針的偏轉(zhuǎn)角相同，因V1量程較大，所以電壓表V1的讀數(shù)大于電壓表V2的讀數(shù)，C錯(cuò)誤，D正確。類型三電流表的兩種接法●重難解讀1．直接比較法：當(dāng)Rx?RA時(shí)，采用內(nèi)接法，當(dāng)Rx?RV時(shí)，采用外接法，可記憶為“大內(nèi)小外”。2．公式計(jì)算法3．試觸法：如圖，把電壓表的可動(dòng)接線端分別試接b、c兩點(diǎn)，觀察兩電表的示數(shù)變化，若電流表的示數(shù)變化明顯，說明電壓表的分流作用對電路影響大，應(yīng)選用內(nèi)接法，若電壓表的示數(shù)有明顯變化，說明電流表的分壓作用對電路影響大，所以應(yīng)選外接法。A．此電路改裝成的電壓表可測量2V的電壓B．此電路可改裝成量程為9mA的電流表C．此電路改裝成的電流表可測量0.6A的電流D．當(dāng)此電路改裝為電流表時(shí)，僅閉合開關(guān)S1時(shí)的量程比開關(guān)S1和S2均閉合時(shí)的小答案：A跟蹤訓(xùn)練3：(1)某同學(xué)對一個(gè)表頭G進(jìn)行改裝，已知其滿偏電流Ig＝100μA，內(nèi)阻標(biāo)稱值Rg＝900Ω，先利用定值電阻R1將表頭改裝成一個(gè)1mA的電流表，然后利用定值電阻R2再將此電流表改裝成一個(gè)3V的電壓表V1，(如圖所示)，則根據(jù)條件可得：定值電阻R1＝______Ω，R2＝________Ω。(2)改裝完畢后，他用量程為3V，內(nèi)阻為2500Ω的標(biāo)準(zhǔn)電壓表V2對此電壓表從0開始全范圍的刻度進(jìn)行校準(zhǔn)，滑動(dòng)變阻器R有兩種規(guī)格：A．滑動(dòng)變阻器(0～20Ω)B．滑動(dòng)變阻器(0～2kΩ)為了實(shí)驗(yàn)中電壓調(diào)節(jié)方便，R應(yīng)選用________。(填“A”或“B”)答案：(1)100

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(2)A類型四半偏法測電表內(nèi)阻測量結(jié)果偏小，原因：當(dāng)閉合S2時(shí)，總電阻減小，總電流增大，大于原電流表的滿偏電流，而此時(shí)電流表半偏，所以流經(jīng)R2的電流比電流表所在支路的電流大，R2的電阻比電流表的電阻小，而我們把R2的讀數(shù)當(dāng)成電流表的內(nèi)阻，故測得的電流表的內(nèi)阻偏小。減少誤差的方法：選電動(dòng)勢較大的電源E，滑動(dòng)變阻器R1滿足條件為R1?RA。2．測量電壓表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)步驟：將R2的阻值調(diào)為零，閉合S，調(diào)節(jié)R1使電壓表滿偏，保持R1不變，只調(diào)節(jié)R2，使電壓表半偏，則RV＝R2。典題4：如圖所示為使用半偏法測量電流表內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)電路圖，其中G為待測電流表，它的內(nèi)阻大約是幾十歐，量程為0～30mA。電源E兩端電壓約9V，R1為滑動(dòng)變阻器，R2為可讀出電阻數(shù)值的電阻箱，阻值范圍為0～999.9Ω。首先斷開開關(guān)S2，只閉合開關(guān)S1，調(diào)節(jié)R1，使得電流表G滿偏(表針指到30mA)。保持滑片P的位置不動(dòng)，閉合開關(guān)S2，調(diào)節(jié)R2，使得電流表G半偏(表針指到15mA)，讀出電阻箱R2的電阻值R，則電流表G的內(nèi)阻即為R?；卮鹨韵聠栴}：(1)滑動(dòng)變阻器的最大阻值至少為________；(2)測量值R比電流表內(nèi)阻的真實(shí)值偏大還是偏小________，為什么____________________________________________________；(3)這種方法只適合測量阻值較小的電阻，為什么__________________________________________________________________。答案：(1)300Ω

(2)偏小見解析(3)見解析跟蹤訓(xùn)練4：如圖所示，用半偏法測量一只電流表的內(nèi)阻，下列各組主要操作步驟及排列次序正確的是(

)A．閉合S1，調(diào)節(jié)R1使電流表滿偏，再閉合S2，調(diào)節(jié)R2使電流表半偏，讀出R2的阻值B．閉合S1，調(diào)節(jié)R1使電流表滿偏，再閉合S2，調(diào)節(jié)R1使電流表半偏，讀出R2的阻值C．閉合S1、S2，調(diào)節(jié)R1使電流表滿偏，再調(diào)節(jié)R2使電流表半偏，讀出R2的值D．閉合S1、S2，調(diào)節(jié)R2使電流表滿偏，再調(diào)節(jié)R1使電流表半偏，讀出R2的值答案：A解析：半偏法測電流表內(nèi)阻，由圖示實(shí)驗(yàn)電路可知，實(shí)驗(yàn)步驟為：閉合S1，調(diào)節(jié)R1到電流表滿偏，閉合S2，調(diào)節(jié)R2到電流表半偏，讀出R2的阻值。故選A。課堂效果反饋內(nèi)化知識(shí)?對點(diǎn)驗(yàn)收1.(多選)如圖所示，M、N間電壓恒定，當(dāng)開關(guān)S接通a點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為10V，電流表示數(shù)為0.2A；當(dāng)開關(guān)S接通b點(diǎn)時(shí)，電壓表示數(shù)為

12V，電流表示數(shù)為0.15A。由此可知(

)A．S接在a點(diǎn)時(shí)的測量值更準(zhǔn)確B．S接在b點(diǎn)時(shí)的測量值更準(zhǔn)確C．Rx的真實(shí)值是70ΩD．電流表的內(nèi)阻是20Ω答案：BC解析：S接a和接b時(shí)，電流表的示數(shù)變化較大，這說明電壓表的分流較大，因此接b點(diǎn)時(shí)，采用電流表內(nèi)接法測電阻誤差較小。設(shè)電源的電壓為U，電流表的內(nèi)阻為RA，由題得U＝12V，則有：S接a時(shí)，U＝U1＋I(xiàn)1RA，即U＝10V＋0.2A×RA，S接b時(shí)，U＝I2(Rx＋RA)，即：U＝0.15A×(Rx＋