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第十一章 電路及其應(yīng)用
第四節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路
目 錄/
1.
學(xué)習(xí)目標(biāo)
2.
情景導(dǎo)入
3.
新課講解
4.
小試牛刀
5.
課堂小結(jié)
PART 01
學(xué)習(xí)目標(biāo)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道串、并聯(lián)電路的電流、電壓和電阻的特點(diǎn)
2.掌握串、并聯(lián)電路的相關(guān)計(jì)算
3.了解電流表(表頭)的原理，知道滿偏電流和滿偏電壓的概念
4.理解利用電流表(表頭)改裝成電壓表和電流表的原理
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
PART 02
情境導(dǎo)入
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
樹(shù)上裝飾用的小彩燈，額定電壓只有幾伏，但都使用了220 V的家用照明電路，并未燒毀；交通信號(hào)燈，彼此間可分別亮起。
它們都是怎樣連接的呢?
PART 03
新課講解
串聯(lián)電路和并聯(lián)電路
串聯(lián)電路：把幾個(gè)導(dǎo)體元件依次首尾相連，接入電路，這樣的連接方式叫做串聯(lián)。
并聯(lián)電路：把幾個(gè)元件的一端連在一起另一端也連在一起,然后把兩端接入電路，這樣的連接方式叫并聯(lián)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
①串聯(lián)電路中的電流處處相等
a
b
c
d
串聯(lián)電路
I0 = I1 = I2 = I3
由恒定電流電路中各處電荷分布穩(wěn)定，保持不變，可得到
qa=qb=qc=qd
Ia=Ib=Ic=Id
串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
使用電流表分別測(cè)量a、b、c、d四處的電流，發(fā)現(xiàn)四處的電流相等
要保持電路各處電荷量分布穩(wěn)定不變，相同時(shí)間內(nèi)流過(guò)干路a點(diǎn)的電荷量必須等于流過(guò)各支路b、c、d各點(diǎn)的電荷量之和，由此可知
②并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和
a
b
c
d
并聯(lián)電路
I0 = I1 + I2 + I3
qa=qb+qc+qd
Ia=Ib+Ic+Id
并聯(lián)電路的電流特點(diǎn)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
情境導(dǎo)入
新課講解
小試牛刀
課堂小結(jié)
使用電流表分別測(cè)量a、b、c、d四處的電流，發(fā)現(xiàn)a處電流等于另外三處電流之和
①串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和
0
1
2
3
串聯(lián)電路
串聯(lián)電路中，以φ0、φ1、φ2、φ3表示電路中0、1、2、3各點(diǎn)的電勢(shì)，以U01、U12、U23、U03表示各點(diǎn)之間的電勢(shì)差
U01 =φ0 – φ1 ；U12 =φ1 – φ2 ；
U23 =φ2 – φ3 ；U03 =φ0 – φ3 ；
U01 + U12 + U23 = (φ0 – φ1) +(φ1 – φ2 ) +( φ2 – φ3 )= φ0 – φ3
U01 + U12 + U23 = U03
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小試牛刀
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串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)
②并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓相等。
3’
0
1
2
3
并聯(lián)電路
1’
2’
0’
φ0 – φ0’= φ1 – φ1’= φ2 – φ2’= φ3 –φ3’
U總 = U1 = U2 = U3
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并聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)
并聯(lián)電路中，由于0與1,0與2,0與3之間沒(méi)有串聯(lián)的導(dǎo)體，因此有
φ0=φ1=φ2=φ2，同理有φ0’=φ1’=φ2’=φ2’
串、并聯(lián)電路中電流的分配關(guān)系
①串聯(lián)電路中電流處處相等
②并聯(lián)電路中通過(guò)各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比．
推導(dǎo)：在并聯(lián)電路中，U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3…Un＝InRn，U1＝U2＝…＝Un，所以有I1R1＝I2R2＝…＝InRn＝I總R總＝U.
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串、并聯(lián)電路中電壓的分配關(guān)系
①并聯(lián)電路中電壓處處相等
②串聯(lián)電路中通過(guò)各電阻的兩端的電壓跟它們的阻值成正比．
推導(dǎo)：在串聯(lián)電路中，U1＝I1R1，U2＝I2R2，U3＝I3R3…Un＝InRn，I1＝I2＝…＝In,所以有：
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①串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和
I
U
U1
U2
R1
R2
當(dāng)兩個(gè)電阻串聯(lián)至電路時(shí)，若將其看為一個(gè)整體，則此時(shí)的電阻為R，此時(shí)的電壓為U，則有：
R=R1+R2
U=U1+U2
R
U
I
串聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)
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②并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和
I
I1
I2
R1
R2
U
當(dāng)兩個(gè)電阻并聯(lián)至電路時(shí)，若將其看為一個(gè)整體，則此時(shí)的電阻為R，此時(shí)的電壓為U，則有：
I=I1+I2
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并聯(lián)電路的電阻特點(diǎn)
R
U
I
串、并聯(lián)電路中電阻的關(guān)系
串聯(lián)電路：
并聯(lián)電路：
思考1：如果增大其中一個(gè)電阻的阻值，R總會(huì)如何變化？
思考2：如果在原串聯(lián)電路上再串一個(gè)（或者在原并聯(lián)電路上再并一個(gè)），R總會(huì)如何變化？
串聯(lián)：Rx R總
并聯(lián)：Rx R總
串聯(lián)：再串一個(gè)， R總
并聯(lián)：再并一個(gè)， R總
簡(jiǎn)記：越串越大；越并越小
不管電路連接方式如何，只要有一個(gè)電阻增大（減少），總電阻就增大（減少）。
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電壓表和電流表的電路結(jié)構(gòu)
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工作原理：通電后，線圈在磁場(chǎng)力的作用下帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，電流越大，指針偏角越大
常用的電壓表和電流表都是由 小量程的電流表
改裝而成的
表頭的三個(gè)特征量
①內(nèi)阻Rg：表頭的電阻 Rg 叫作電流表的內(nèi)阻。
②滿偏電流Ig：指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流 Ig 叫作滿偏電流。
③滿偏電壓Ug：表頭通過(guò)滿偏電流時(shí)，加在它兩端的電壓 Ug 叫作滿偏電壓。
由歐姆定律可知：Ug＝IgRg
表頭的滿偏電壓 Ug 和滿偏電流 Ig 一般都比較小。
Ug
Ig
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表頭G改裝成大量程的電壓表U
（1）測(cè)量較大的電壓時(shí)，要串聯(lián)一個(gè)分壓電阻R，把表頭改裝成電壓表，即電壓表可以看作一個(gè)電壓可讀的“大電阻”。
（2）串聯(lián)電阻 R 的作用是分擔(dān)一部分電壓，起這種作用的電阻常常被叫作分壓電阻。
電壓表的內(nèi)阻：RV=R+Rg
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G
R
表頭G改裝成大量程的電流表
（1）測(cè)量較大的電流時(shí)，則要并聯(lián)一個(gè)分流電阻 R，把小量程的表頭改裝成大量程的電流表。電流表可以看作一個(gè)
電流可讀的“小電阻”。
（2）并聯(lián)電阻 R 的作用是分去一部分電流，起這種作用的電阻常常被叫作分流電阻。
G
R
電流表的總電阻
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【變式訓(xùn)練】如圖所示，R1∶R2∶R3＝1∶2∶3．當(dāng)AB兩端加上某一電壓后，則三個(gè)電流表示數(shù)I1：I2：I3＝ 。
11：5：9
A3
A1
A2
A
R1
R2
R3
B
A3
A2
R1
R2
R3
B
A1
A
C
D
C
D
E
E
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【變式訓(xùn)練】如圖所示電路，設(shè)R1=R2=R3=R4=R，求：電鍵S閉合和開(kāi)啟時(shí)，A、B兩端電阻之比。
5：6
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PART 04
小試牛刀
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1.在電學(xué)實(shí)驗(yàn)中，改裝后的電表測(cè)量值略偏小，為校準(zhǔn)電表，可以將一個(gè)阻值較小的電阻( )
A.與電阻R1串聯(lián) B.與電阻R1并聯(lián)
C.與電阻R2串聯(lián) D.與電阻R2并聯(lián)
C
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答案：C
解析：AB.左圖所示，R1與電表串聯(lián)，電表改裝為了大量程的電壓表。改裝后測(cè)量值略偏小，即電表示數(shù)偏小，即通過(guò)的電流偏小，因此為了增大電流，需要減小串聯(lián)的電阻，即一個(gè)阻值較大的電阻與R1并聯(lián)，AB錯(cuò)誤；
CD.右圖所示，R2與電表并聯(lián)，電表改裝為了大量程的電流表。改裝后測(cè)量值略偏小，即電流表示數(shù)偏小，通過(guò)的電流偏大，因此為了增大電流計(jì)的電流，需要一個(gè)阻值較小的電阻與R2串聯(lián)，C正確，D錯(cuò)誤。
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2.如圖所示，是有兩個(gè)量程的電壓表，當(dāng)使用 兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為 ，當(dāng)使用 兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為 。已知表頭的內(nèi)阻 為 ，滿偏電流 為 ，則( )
A.
B.
C.
D.
C
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答案：C
解析：當(dāng)使用 兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為 可得
當(dāng)使用 兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為 可得
可得 ，故選C
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3.如圖為雙量程的電流表電路示意圖，其量程分別為0~1A和0~10A，已知表頭內(nèi)阻 為 ，滿偏電流 為2mA。和是接入電路中的電阻，則下列說(shuō)法正確的是( )
A.當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~1A
B.當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~10A
C.
D.
AC
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答案：AC
解析：當(dāng)使用a、b兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~10A，由歐姆定律得
當(dāng)使用a、c兩個(gè)端點(diǎn)時(shí)，量程為0~1A，由歐姆定律得
解得
PART 05
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①串聯(lián)電路
（1）串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)： .
（2）串聯(lián)電路的性質(zhì)
①等效電阻： ；②電壓分配： ；③功率分配：
并聯(lián)電路
（1）并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)： .
（2）并聯(lián)電路的性質(zhì)
①等效電阻： ；②電流分配： ；③功率分配:
電阻越串越大
1
2
電阻越并越小，且小于任一電阻
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①電壓表、電流表的改裝
（1）電流表G：即表頭，主要參數(shù)為滿偏電流 、內(nèi)阻 和滿偏電壓 ，且 .
（2）把表頭改裝成電壓表：串聯(lián)成一個(gè)較大電阻R.
最大量程由 變成 ，則
由表頭與R串聯(lián)可得
電壓表總電阻
分壓電阻
3
內(nèi)阻大于表頭內(nèi)阻
G
R
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（3）把表頭改裝成電流表：并聯(lián)成一個(gè)較小電阻R.
最大量程由 變成 ，則
由表頭與R串聯(lián)可得
電壓表總電阻
分流電阻
內(nèi)阻小于表頭內(nèi)阻
G
R
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課堂小結(jié)
伏安法測(cè)電阻的兩種測(cè)量電路
（1）電流表內(nèi)接法
①電路形式：如圖所示
②測(cè)量誤差：
③適用條件： ，即內(nèi)接法適用于測(cè)大電阻
（2）電流表外接法
①電路形式：如圖所示
②測(cè)量誤差：
③適用條件： ，即外接法適用于測(cè)小電阻
4
Rx
A
V
Rx
A
V
口訣：大內(nèi)偏大
（大電阻用內(nèi)接法測(cè)量，測(cè)量值偏大）
口訣：小外偏小
（小電阻用外接法測(cè)量，測(cè)量值偏小）
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課堂小結(jié)
滑動(dòng)變阻器的兩種接法
（1）限流式：如圖所示，在觸點(diǎn)P從變阻器右端移動(dòng)到左端過(guò)程中，電阻 兩端的電壓變化范圍為
優(yōu)劣如下：
①電壓不能從零開(kāi)始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍較小；
②電能損耗較小.
（2）分壓式：如圖所示，在觸點(diǎn)P從變阻器左端移動(dòng)到右端過(guò)程中，電阻 兩端的電壓變化范圍是
優(yōu)劣如下：
①電壓可以從零開(kāi)始調(diào)節(jié)到等于電源兩端的電壓，
調(diào)節(jié)范圍較大；
②電能損耗較大.
5
滑動(dòng)變阻器最大阻值較大時(shí)，優(yōu)先選用
滑動(dòng)變阻器最大阻值較小時(shí)，優(yōu)先選用
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