第四節(jié) 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路 導(dǎo)學(xué)案
學(xué)習(xí)目標(biāo)
知識(shí)與技能
1、了解串聯(lián)和并聯(lián)電路的連接方式,掌握串并聯(lián)電路的電流和電壓特點(diǎn)。
2、掌握電組的串并聯(lián)的計(jì)算。
3、知道常用的電壓表和電流表都是由小量程的電流表G(表頭)改裝而成的。
4、了解電流表(表頭)的原理,知道什么是滿偏電流和滿偏電壓。
5、理解表頭改裝成常用電壓表和電流表的原理,會(huì)求分壓電阻和分流電阻的阻值。
過(guò)程與方法
知道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。通過(guò)分壓電阻和分流電阻阻值的計(jì)算,培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)本節(jié)的教學(xué)活動(dòng),要培養(yǎng)應(yīng)用意識(shí)關(guān)心實(shí)際問(wèn)題,有志于把所學(xué)物理知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)
熟練掌握串并聯(lián)電路 的特點(diǎn);電組的串并聯(lián)的計(jì)算。
學(xué)習(xí)難點(diǎn)
表頭G改裝成大量程電壓表V和電流表A的原理,并會(huì)計(jì)算分壓電阻和分流電阻。
自主學(xué) 習(xí)
1.把幾個(gè)導(dǎo)體依次 相連,接入電路,這樣的連接方式叫做 。
2.把幾個(gè)導(dǎo)體的一端連在一起,另一端也連在一起,然后把這兩端接入電路,這樣的連接方式叫做 。
3.電流特點(diǎn):串聯(lián)電路各處的電流 ;并聯(lián)電路總電流等于各支路電流 。
4.電壓特點(diǎn):串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之 ;并聯(lián)電路各部分電壓與各支路電壓 。
5.電流表:已知電流表的內(nèi)阻為Rg,滿偏電流為Ig,則滿偏電壓Ug= 。
同步導(dǎo)學(xué)
1.串聯(lián)電路:把導(dǎo)體依次首尾相連,就組成串聯(lián)電路。如圖
(1)串聯(lián)電路中各處的電流處處相等
(2)串聯(lián)電路的總電壓 等于各部分電路兩端電壓之和
(3)串聯(lián)電路的總電阻等于各個(gè)導(dǎo)體電阻之和
(4)串聯(lián)電路中各個(gè)電阻兩端電壓跟它 們的阻值成正比
2. 并聯(lián)電路:把幾個(gè)導(dǎo)體并列地連接起,就組成并聯(lián)電路。如圖
(1)并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等
(2)并聯(lián)電路中總電流等于各支路的電流之和
(3)并聯(lián)電路的總電阻的倒數(shù)等于各個(gè)導(dǎo)體電阻倒數(shù)之和
(4)并聯(lián)電路中通過(guò)各個(gè)電阻的電流跟它的阻值成反比
例1 有三個(gè)電阻,其阻值分別為10 Ω、20 Ω、30 Ω.現(xiàn)把它們分別按不同方式連接后加上相同的直流電壓,問(wèn):在總電路上可獲得的最大電流與最小電流之比為多少??
解 析: 設(shè)電電壓為U.?
根據(jù)I= ∝ ,當(dāng)三個(gè)電阻串聯(lián)時(shí),電阻最大,且最大值為Rmax=R1+R2+R3=60 Ω,當(dāng)三個(gè)電阻并聯(lián)時(shí),電阻最小,且最小值為Rmin= Ω= Ω.所以,最大電流與最小電流之比為
3.電壓表和電流表
(1)表頭:表頭就是一個(gè)電阻,同樣遵從歐姆定律,與其他電阻的不同僅在于通過(guò)表頭的電流是可以從刻度盤上讀出的。它有三個(gè)特征量:電表的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug,它們之間的關(guān)系是Ug=IgRg
(2)電流表G改裝成電壓表?
電流表G(表頭)滿偏電流Ig、內(nèi)阻Rg、滿偏電壓Ug.如圖所示即為電壓表的原理圖,其中Rx為分壓電阻,由串聯(lián)電路特點(diǎn)得:?
,?
Rx= =(n-1)Rg? (n為量程擴(kuò)大倍數(shù), )?
改裝后的總內(nèi)阻RV=Rg+Rx=nRg?
(3)電流表G改裝成大量程電流表?
如圖所示即為電流表的原理圖,其中Rx為分 流電阻.由并聯(lián)電路特點(diǎn)得:?
Rx(I-Ig)=IgRg,Rx= (n為量程擴(kuò)大倍數(shù), )?
改裝后的總內(nèi)阻RA=
例2 一電壓表由電流表G與電阻R串聯(lián)而成,若在使用中發(fā)現(xiàn)此電壓表的讀數(shù)總比準(zhǔn)確值稍小一些,可以加以改正的措施是( )
A.在R上串聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻?
B.在R上串聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻?
C.在R上并聯(lián)一個(gè)比R小得多的電阻?
D.在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻?
解析:電流表G上允許加的最大電壓Ug=IgRg,若要制成最大量程為Ug的n倍即nUg的電壓表,則應(yīng)串聯(lián)一個(gè)分壓電阻R,且 ,即R=(n-1)Rg.若電壓表讀數(shù)比準(zhǔn)確值稍小一些,說(shuō)明通過(guò)電流表的電流值稍小一些,也就是電阻R的阻值比應(yīng)串聯(lián)的分壓電阻阻值稍大一些,所以應(yīng)稍減小R的阻值.為了達(dá)到此目的,不可能再串聯(lián)一個(gè)電阻,那樣會(huì)使總阻值更大,也不能在R兩端并聯(lián)阻值比R小得多的電阻,那樣會(huì)使并聯(lián)后的 總電阻比R小得多.如果在R上并聯(lián)一個(gè)比R大得多的電阻,則并聯(lián)后的總電阻稍小于R,所以應(yīng)選D.
4. 伏安法測(cè)電阻?
伏安法測(cè)電阻的原理是部分電路歐姆定律(R= ).測(cè)量電路可有電流表外接或內(nèi)接兩種接法,如圖甲、乙兩種接法都有誤差,測(cè)量值與真實(shí)值的關(guān)系為?
甲圖中 R外= <Rx? 乙圖中 R內(nèi)= =Rx+RA>Rx?
為減小測(cè)量誤差,可先將待測(cè)電阻的粗約值與電壓表、電流表內(nèi)阻進(jìn)行比較,若Rx《RV時(shí),宜采用電流表外接法(甲圖);若Rx》RA時(shí),宜采用電流表內(nèi)接法(乙圖).?
5.滑動(dòng)變阻器的連接
例3 用最大阻值為28 Ω的滑動(dòng)變阻器控制一只“6V,3W”燈泡的發(fā)光程度,分別把它們連成限流和分壓電路接在9V的恒定電壓上,求兩種電路中燈泡的電流、電壓調(diào)節(jié)范圍.
解析:燈泡的額定電流為:?I0= A=0.5 A?
燈泡的電阻R0= Ω=12 Ω?
(1)連成限流電路有:(如圖所示)?
Imin= A=0.225 A?
Imax=I0=0.5 A (例3)
Umin=IminR0=0.225×12 V=2.7 V?
Umax=6 V?
故電流調(diào)節(jié)范圍為0.225 A~0.5 A,電壓調(diào)節(jié)范圍為2.7 V~6 V.?
(2)連成分壓電路:(如圖所示)?
Imin=0 A,Imax=0.5 A?
Umin=0 V,Umax=U0=6 V?
故電流調(diào)節(jié)范圍為0 A~0.5 A,電壓調(diào)節(jié)范圍為0 V~6 V.?
當(dāng)堂達(dá)標(biāo)
1.兩個(gè)完全相同的電流表G,分別改裝成0~0.6A和0~3A的電流表。則下列說(shuō)法中正確的是( )
A.兩個(gè)電流表串聯(lián)接入電路后,它們的讀數(shù)之比是1:1
B.兩個(gè)電流表串聯(lián)接入電路后,它們的指針偏轉(zhuǎn)的角度是5:1
C.兩個(gè)電流表并聯(lián)接入電路后,它們的讀數(shù)之比是1:5
D.兩個(gè)電流表并聯(lián)接入電路后,它們的指針偏轉(zhuǎn)的角度是1:1
2.兩個(gè)定值電阻R1、R2串聯(lián)后接在輸出電壓U穩(wěn)定于12V的直流電上,有人把一個(gè)內(nèi)阻不是遠(yuǎn)大于R1、R2的電壓表接在R1兩端,如圖.電壓表的示 數(shù)為8V,如果他把此電壓表改接在R2兩端,則電壓表的示數(shù)將( )
A.小于4V
B.等于4V
C.大于4V小于8V
D.等于或大于8V
3.在圖中,A. B兩圖分別為測(cè)燈泡電阻 R的電路圖,下述說(shuō)法正確的是 ( )
A.A圖的接法叫電流表外接法,B圖的接法叫電流表的內(nèi)接法
B.A中R測(cè) <R真,B中R測(cè)>R真
C.A中誤差由電壓表分流引起,為了減小誤差,就使R<<Rv,故此法測(cè)較小電阻好
D.B中誤差由電流表分壓引起,為了減小誤差,應(yīng)使R>>RA,故此法測(cè)較小大電阻好
4.在圖所示的電路中。U=12V,若電壓表的示數(shù)也是12V,這說(shuō)明可能 [ ]
A.燈泡L開(kāi)路
B.電阻R1、R2中有開(kāi)路發(fā)生
C.電阻R1、R2中有短路發(fā)生
D.燈泡L和電阻R1都發(fā)生了開(kāi)路
5.如圖所示,是將滑動(dòng)變阻器作分壓器用的電路,A、B為分壓器的輸出端,R是負(fù)載電阻,電電壓為U保持恒定,滑動(dòng)片P位于變阻器的中央,下列判斷正確的是 [ ]
A.空載(不接R)時(shí),輸出電壓為U/2
B.接上負(fù)載 R時(shí),輸出電壓< U/2
C.負(fù)載電阻R的阻值越大,輸出電壓越低
D.接上負(fù)載R后,要使輸出電壓為U/2,滑動(dòng)片P須向上移動(dòng)至某一位置。
6.圖中R1=4Ω,R2=9Ω,R3=18Ω。通電后經(jīng)R1¬、R2和R3的電流之比I1:I2:I3= ,R1、R2和R3兩端的電壓之比U1:U:U3= 。
7、一電流表G,允許通過(guò)的最大電流(滿刻度電流)為Ig=50μA,表頭電阻Rg=1kΩ,若改裝成量程為Im=1mA的電流表,應(yīng)并聯(lián)的電 阻阻值為 Ω。若將改裝后的電流表再改裝成量程為Um=10V的電壓表,應(yīng)再串聯(lián)一個(gè)阻值為 Ω的電阻。
8、 如圖所示是一個(gè)雙量程電壓表,表頭是一個(gè)內(nèi)阻Rg=500Ω,滿刻度電流為Ig=1A的毫安表,現(xiàn)接成量程分別為10V和100V的兩個(gè)量程,則所串聯(lián)的電阻R1=______Ω,R2=______Ω。
9、 圖中U=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF.
(1)閉合開(kāi)關(guān)S,求穩(wěn)定后通過(guò)R1的電流及此時(shí)電容器所帶電荷量。
(2)然后將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi),求這以后流過(guò)R1的總電荷量.
探究:
家庭電路的電器連接方式是串聯(lián)還是并聯(lián),若增加電器個(gè)數(shù)總電功率怎么變化?
學(xué)后 反思:
你對(duì)導(dǎo)學(xué)案的意見(jiàn):
后作業(yè):
問(wèn)題與練習(xí)3、4、5
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