人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路学案

这是一份人教版 (2019)必修 第三册4 串联电路和并联电路学案，共8页。
串联电路和并联电路[核心素养·明目标]核心素养学习目标物理观念知道串、并联电路的电流、电压、电阻的特点。科学思维(1)分析得出串并联电路电流、电压关系式，体会严谨的科学推理过程。(2)依据电流和电压的关系，推导电阻的表达式，体会等效思想的运用。科学探究建立简化模型，应用串、并联电路规律分析电流表及电压表的改装原理。科学态度与责任培养学习和研究物理的内在动机。知识点一　串、并联电路的特点1．定义(1)串联电路：把几个导体(用电器)依次首尾连接，接入电路的连接方式，如图甲所示。甲　　　　　　　　　乙(2)并联电路：把几个导体(用电器)的一端连在一起，另一端也连在一起，再将两端接入电路的连接方式。如图乙所示。2．串、并联电路的特点 串联电路并联电路电流电流处处相等：I＝I1＝I2＝…＝In_总电流等于各支路电流之和： I＝I1＋I2＋…＋In_电压总电压等于各部分电压之和：U＝U1＋U2＋…＋Un各支路两端电压相等：U＝U1＝U2＝…＝Un总电阻总电阻等于各部分电阻之和：R＝R1＋R2＋…＋Rn总电阻倒数等于各支路电阻倒数之和：＝＋＋…＋1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)串联电路的总电阻大于电路中任意电阻。 (√)(2)并联电路的总电阻小于电路中任意电阻。 (√)(3)并联电路中某电阻变大时，总电阻减小。 (×)知识点二　电压表和电流表的电路结构1．小量程电流表Ⓖ(表头)的三个参数2．电压表的改装3．电流表的改装2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)若将分压电阻串联在电流表上改装成大量程电压表后，增大了原电流表的满偏电压。              (×)(2)若将分流电阻并联在电流表上改装成大量程电流表后，分流电阻和原电流表两端的电压相等。              (√) 考点1　串、并联电路的理解及应用如图所示，城市的夜景变得越来越好看了，尤其是亮化提升后的照明和灯光秀让我们的城市夜色绚丽多彩，让市民的夜生活更加丰富多彩。那么这些灯是怎么连接的呢？提示：有些灯是串联连接的，有些灯是并联连接的。1．串联电路、并联电路总电阻的比较 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．串、并联电路中，电压和电流的分配关系(1)串联电路中各电阻两端的电压跟它的阻值成正比推导：在串联电路中，由于U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3，…，Un＝InRn，I＝I1＝I2＝…＝In，所以有＝＝…＝＝＝I。(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。【典例1】　(多选)一个T形电路如图所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω。另有一电压为100 V的测试电源，则(　　)A．当c、d端短路时，a、b之间的等效电阻是40 ΩB．当a、b端短路时，c、d之间的等效电阻是40 ΩC．当a、b两端接通测试电源时，c、d两端的电压为80 VD．当c、d两端接通测试电源时，a、b两端的电压为80 VAC　[当c、d端短路时，等效电路如图甲所示，R总＝R1＋＝40 Ω，同理可知当a、b端短路时，R总＝R2＋＝128 Ω，选项A正确，选项B错误；当a、b两端接通测试电源时，等效电路如图乙所示，根据欧姆定律得I＝＝ A＝2 A，所以Ucd＝IR3＝80 V。当c、d两端接通测试电源时，等效电路如图丙所示，根据欧姆定律得I′＝＝ A＝ A，所以Uab＝I′R3＝25 V，选项C正确，选项D错误。甲　　　　　　　乙　　　　　　丙]解决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、并联电路的基本规律、特点。(3)灵活地选用恰当的物理公式进行计算。[跟进训练]1．如图所示电路，电压保持不变，当开关S断开时，电流表的示数为0.6 A，当S闭合时，电流表的示数为0.9 A，则两电阻阻值之比R1∶R2为(　　)A．1∶2　　　 B．2∶1C．2∶3 D．3∶2A　[由题意知，当S断开时，电流表示数I1＝0.6，则R1＝，当S闭合时，I总＝I1＋I2，I2＝I总－I1＝0.3 A，则R2＝，所以R1∶R2＝1∶2，A正确。] 考点2　电压表和电流表的电路结构实验室用的电流表和电压表分别有几个量程？如何把量程较小的灵敏电流计改装成大量程的电流表和电压表？甲　　　　　　　　　乙提示：实验室用的电流表有0.6 A、3 A两个量程，电压表有3 V、15 V两个量程，灵敏电流计改装成电流表需要并联一个电阻，改装成电压表需要串联一个电阻。1．两表改装对比 改装成电压表V改装成电流表A内部电路扩大后的量程UI电阻R的作用分压分流电阻R的数值R＝－Rg＝(n－1)RgR＝＝电表的总电阻RV＝Rg＋R＝RA＝＝2．电表改装问题的四点提醒(1)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头看成一个电阻Rg即可。(2)无论表头改装成电压表还是电流表，它的三个参量Ug、Ig、Rg是不变的，即通过表头的最大电流并不改变。(3)由改装后电压表的内阻RV＝R串＋Rg＝nRg可知，电压表量程越大，其分压电阻R越大，电压表内阻RV越大。(4)由改装后电流表的内阻RA＝＝(其中n＝)可知，电流表的量程越大，其分流电阻R并越小，电流表的内阻RA越小。【典例2】　某电流表内阻Rg为200 Ω，满偏电流Ig为2 mA，如分别按图甲、乙改装成量程为0～0.1 A和0～1 A的两个量程的电流表，试求在图甲、乙两种情况下，R1和R2各为多少？甲　　　　　　乙[解析]　根据串联电路的分压作用和并联电路的分流作用来求解。按图甲接法，由并联电路中电流跟电阻成反比，可得R1＝Rg＝×200 Ω≈4.08 ΩR2＝Rg＝×200 Ω≈0.40 Ω。按图乙接法，量程为0～1 A时，R2和Rg串联后与R1并联；量程为0～0.1 A时，R1和R2串联后与Rg并联，分别得Ig(Rg＋R2)＝(1 A－Ig)R1IgRg＝(0.1 A－Ig)(R1＋R2)解得R1≈0.41  Ω，R2≈3.67  Ω。[答案]　4.08  Ω、0.40  Ω　0.41  Ω、3.67  Ω电表改装问题的三点提醒(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)电表改装的问题实际上是串、并联电路中电流、电压的计算问题，只要把表头G看成一个电阻Rg即可。(3)改装后的电压表的表盘上显示的是表头和分压电阻两端的总电压，改装后的电流表表盘上显示的是通过表头和分流电阻的总电流。[跟进训练]2．一量程为0.6 A的电流表，其刻度盘如图所示，若此电流表的两端并联一个电阻，其阻值等于该电流表内阻的一半，使其成为一个新的电流表，则图示的刻度盘上的一个小格表示多少安培？[解析]　设该表内阻为Rg，并联电阻值为的分流电阻后，分流电阻承担的电流为IR＝＝ A＝1.2 A所以改装后的电流表的量程为I＝IR＋Ig＝(1.2＋0.6) A＝1.8 A所以每一个小格表示I0＝ A＝0.06 A。[答案]　0.06 A1．三个阻值都是6 Ω的电阻可以用不同的方法连接起来，如图所示的四个图中等效电阻(即总电阻)等于4 Ω的是(　　)A　　　　　B　　　　　C　　　　DC　[由电阻的串联、并联特点可知选项A中的总电阻为18 Ω，选项B中的总电阻为2 Ω，选项C中的总电阻为4 Ω，选项D中的总电阻为9 Ω，C正确，A、B、D错误。]2．已知通过三个并联支路的电流之比是I1∶I2∶I3＝1∶2∶3，则三个并联支路的电阻之比R1∶R2∶R3为(　　)A．1∶2∶3　　　　 B．3∶2∶1C．2∶3∶6 D．6∶3∶2D　[由欧姆定律有R＝，在并联电路中，各支路两端电压相等，所以有R1∶R2∶R3＝∶∶＝∶∶＝6∶3∶2，D正确。]3．如图所示，a、b两端电压恒定，电阻R1＝2 kΩ，用内阻也是2 kΩ的电压表测电阻R1两端电压为2 V，测R2两端电压为4 V，则不接电压表时，关于a、b间总电压判断正确的是(　　)A．等于6 V B．大于6 VC．小于6 V D．以上说法都不对B　[测R2两端电压时读数为4 V，即电压表与R2并联所得的电压为4 V，此时R1分得的电压应大于2 V，故a、b间总电压应大于6 V。]4．电流表的内阻是Rg＝200 Ω，满刻度电流值是Ig＝500 μA，现欲把这个电流表改装成量程为1.0 V的电压表，正确的方法是(　　)A．应串联一个0.1 Ω的电阻B．应并联一个0.1 Ω的电阻C．应串联一个1 800 Ω的电阻D．应并联一个1 800 Ω的电阻C　[把电流表改装成电压表需串联一个电阻R，改装后U＝Ig(Rg＋R)，解得R＝－Rg＝ Ω＝1 800 Ω，即应串联一个1 800 Ω的电阻，C正确。]5．情境：电子式互感器是数字变电站的关键装备之一。如图所示，某电子式电压互感器探头的原理为电阻分压，ac间的电阻是cd间电阻的(n－1)倍。问题：(1)电子式互感器的ac段和cd段属于什么连接方式？(2)在某次测量中，输出端数字电压表的示数为U，则输入端的电压为多少？[解析]　(1)因为电子式互感器探头原理为电阻分压，所以ac段和cd段应串联。(2)该电子式互感器探头的原理为电阻分压，即Rac与Rcd串联，所以＝，又Rac＝(n－1)Rcd输入电压U输入＝Uac＋U，可求得U输入＝nU。[答案]　(1)串联　(2)nU回归本节知识，自我完成以下问题：1．串、并联电路的电流、电压、电阻有什么特点？提示：(1)电流特点：串联电路中的电流处处相等；并联电路的总电流等于各支路电流之和。(2)电压特点：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和； 并联电路的总电压与各支路电压相等。(3)电阻特点：串联电路的总电阻等于各部分电路电阻之和；并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。2．表头就是一个电阻，它与普通电阻的区别有哪些？提示：表头在电路中是一个电阻，通过表头的电流是可以从刻度盘上读出来的，表头就是一个小量程的电流表。3．表头的三个参量是什么？它们之间有什么关系？提示：内阻Rg、满偏电流Ig、满偏电压Ug、Ug＝IgRg。