第4節(jié)　串聯(lián)電路和并聯(lián)電路

第4節(jié)串聯(lián)電路和并聯(lián)電路核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念(1)分析得出串聯(lián)和并聯(lián)電路電流、電壓的關(guān)系式，并理解其含義。(2)依據(jù)電流和電壓的關(guān)系，推導(dǎo)得到串聯(lián)和并聯(lián)電路總電阻的表達(dá)式?？茖W(xué)思維(1)體會(huì)等效思想在物理中的運(yùn)用。(2)通過(guò)建立簡(jiǎn)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。(3)理想電表是一種科學(xué)抽象的產(chǎn)物，進(jìn)一步體會(huì)理想化模型的思想方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)推理過(guò)程，能正確認(rèn)識(shí)科學(xué)的本質(zhì)。一、串、并聯(lián)電路中的電流、電壓和電阻關(guān)系1．定義(1)串聯(lián)電路：把幾個(gè)導(dǎo)體(用電器)依次首尾連接，接入電路的連接方式，如圖甲所示。(2)并聯(lián)電路：把幾個(gè)導(dǎo)體(用電器)的一端連在一起，另一端也連在一起，再將兩端接入電路的連接方式，如圖乙所示。2．串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的比較相等I1＝I2＝…之和I1＋I(xiàn)2＋…之和U1＋U2＋…相等U1＝U2＝…之和R1＋R2＋…倒數(shù)之和二、電壓表和電流表的電路結(jié)構(gòu)1．小量程電流表G(表頭)的三個(gè)參量2．電表改裝原理(1)電壓表改裝：將表頭_____一個(gè)較大電阻，如圖所示：(2)電流表改裝：將表頭_____一個(gè)較小電阻，如圖所示：改裝后的電流表或電壓表示數(shù)達(dá)到滿偏時(shí)，流過(guò)表頭G的電流大小與滿偏電流Ig相同。串聯(lián)并聯(lián)1.每年春節(jié)期間，大街小巷的樹(shù)上都掛滿了裝飾用的串串小彩燈，當(dāng)夜幕降臨的時(shí)候，火樹(shù)銀花，非常好看。這些小彩燈的額定電壓一般只有幾伏，但接在220V的家用照明電路上。試對(duì)以下結(jié)論作出判斷。(1)這些小彩燈是串聯(lián)連接。

()(2)這些小彩燈是并聯(lián)連接。

()√×√×3．實(shí)驗(yàn)室中的電流表和電壓表一般有兩個(gè)量程，均是由小量程的電流表改裝而成的，試對(duì)以下說(shuō)法作出判斷。(1)電壓表中串聯(lián)的電阻的作用是分去一部分電流。

()(2)改裝后電壓表的量程越大，其串聯(lián)的分壓電阻就越大。

()(3)若將分壓電阻串聯(lián)在電流表上改裝成電壓表后，增大了原電流表的滿偏電壓。(

)(4)若將電阻并聯(lián)在電流表上改裝成大量程的電流表后，增大了原電流表的滿偏電壓。

(

)×××√2．串、并聯(lián)電路總電阻的比較[典例體驗(yàn)][典例]如圖所示的a、d電路中，R1＝8Ω，R2＝4Ω，R3＝6Ω，R4＝3Ω。(1)求電路中的總電阻;(2)加在電路兩端的電壓U＝42V時(shí)，通過(guò)每個(gè)電阻的電流是多少？[解題指導(dǎo)]

在串、并聯(lián)電路的有關(guān)計(jì)算中，首先要明確各電阻的串、并聯(lián)關(guān)系，然后再結(jié)合串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)及電流、電壓分配規(guī)律和歐姆定律列式計(jì)算。[拓展]

上述[典例]中，如果將1A的電流通過(guò)a、d電路，則每個(gè)電阻兩端的電壓分別是多少？a、d之間的總電壓是多少？提示：U1＝IR1＝8VU2＝IR2＝4VU3＝U4＝IR34＝2VUad＝U1＋U2＋U3＝14V。/方法技巧/解決簡(jiǎn)單混聯(lián)電路的方法(1)準(zhǔn)確地判斷出電路的連接方式，畫出等效電路圖。(2)準(zhǔn)確地利用串、并聯(lián)電路的基本規(guī)律、特點(diǎn)。(3)靈活地選用恰當(dāng)?shù)奈锢砉竭M(jìn)行計(jì)算。

[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2022·山東聊城期中)把6個(gè)相同的電燈接成如圖甲、乙所示兩電路，通過(guò)調(diào)節(jié)供電電壓與變阻器R1、R2的阻值，使兩組電燈均能正常發(fā)光，并且兩電路消耗的總電功率也相同，則R1、R2大小滿足

(

)A．R2＝9R1

B．R2＝6R1C．R2＝3R1

D．R1＝R2解析：設(shè)每個(gè)燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流為I，則題圖甲中總電流為3I，題圖乙中總電流為I，要使兩電路消耗的總電功率也相同，需使PR1＝PR2即(3I)2R1＝I2R2，故R2＝9R1，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。答案：A新知學(xué)習(xí)(二)|電壓表和電流表的改裝[典例體驗(yàn)][典例]

有一電流表G，內(nèi)阻Rg＝100Ω，滿偏電流Ig＝1mA。(1)若要將它改裝成量程為0.6A的電流表，需要并聯(lián)一個(gè)多大的電阻？(2)若將其改裝成如圖所示的雙量程電壓表，則分壓電阻R1和R2的阻值各為多大？[系統(tǒng)歸納]1．電壓表、電流表的改裝及其特點(diǎn)2.電表改裝問(wèn)題的兩點(diǎn)提醒(1)無(wú)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(guò)表頭的最大電流Ig并不改變。(2)改裝后電壓表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭串聯(lián)電路的總電壓；改裝后電流表的量程指小量程電流表表頭滿偏時(shí)對(duì)應(yīng)的R與表頭并聯(lián)電路的總電流。[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2022·江蘇南通期末)某一表頭的內(nèi)阻為30Ω，滿偏電流為5mA，要將它改裝為量程為3A的電流表，則需

(

)A．并聯(lián)一個(gè)0.05Ω的電阻

B．并聯(lián)一個(gè)0.01Ω的電阻C．串聯(lián)一個(gè)570Ω的電阻

D．串聯(lián)一個(gè)270Ω的電阻2．某同學(xué)要把一個(gè)量程為200μA、內(nèi)阻為300Ω的小量程電流表，改裝成測(cè)量范圍是0～4V的直流電壓表。那么

(

)A．串聯(lián)一個(gè)阻值為200kΩ的電阻

B．并聯(lián)一個(gè)阻值為19.7kΩ的電阻C．改裝后的電壓表內(nèi)阻為20kΩ D．改裝后的電壓表內(nèi)阻為19.7kΩ答案：C3.一量程為0.6A的電流表，其刻度盤如圖所示，若此電流表的兩端并聯(lián)一個(gè)電阻，其阻值等于該電流表內(nèi)阻的一半，使其成為一個(gè)新的電流表，則圖示的刻度盤上的一個(gè)小格表示多少安培？一、好素材分享——看其他教材如何落實(shí)核心素養(yǎng)

科學(xué)思維——并聯(lián)電路分析1．(選自滬科版教材課后練習(xí))有一金屬絲，長(zhǎng)1m，電阻為15Ω。現(xiàn)將金屬絲兩端連接，成一閉合圓環(huán)(如圖)。在圓環(huán)上取P、Q兩點(diǎn)。已知P、Q間的短圓弧長(zhǎng)20cm，求P、Q間的電阻值。若在P、Q兩點(diǎn)間加10V的電壓，請(qǐng)計(jì)算通過(guò)P、Q長(zhǎng)圓弧和短圓弧的電流。

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任——電子式互感器的原理2．(選自魯科版教材課后練習(xí))電子式互感器是數(shù)字變電站的關(guān)鍵裝備之一。如圖所示，某電子式電壓互感器探頭的原理為電阻分壓，ac間的電阻是cd間電阻的n－1倍。在某次測(cè)量中，輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U，求輸入端的電壓。解析：因ac和cd是串聯(lián)形式，由串聯(lián)電路電壓與電阻的關(guān)系可知，ac間的電壓為cd間電壓的n－1倍。所以，當(dāng)輸出端數(shù)字電壓表的示數(shù)為U時(shí)，ac間的電壓為(n－1)U，故輸入端ab間的電壓為U＋(n－1)U＝nU。答案：nU二、新題目精選——品立意深處所蘊(yùn)含的核心價(jià)值1．某市正在創(chuàng)建交通安全文明城市，遵守交通法規(guī)從我做起。根據(jù)你對(duì)斑馬線旁邊紅、綠信號(hào)燈的了解，下列選項(xiàng)圖中符合實(shí)際的電路圖是

(

)解析：對(duì)A項(xiàng)中的圖分析，當(dāng)開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)會(huì)造成電源短路且兩燈泡不發(fā)光，當(dāng)只有S1閉合時(shí)紅、綠交通信號(hào)燈同時(shí)發(fā)光，故A不符合實(shí)際；對(duì)B項(xiàng)中的圖分析，兩開(kāi)關(guān)均閉合時(shí)紅、綠交通信號(hào)燈同時(shí)發(fā)光，否則均不發(fā)光，故B不符合實(shí)際；對(duì)C項(xiàng)中的圖分析，只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)紅燈亮，只閉合開(kāi)關(guān)S2時(shí)綠燈亮，兩燈并聯(lián)，符合實(shí)際情況，故C正確；對(duì)D項(xiàng)中的圖分析，只有開(kāi)關(guān)S2閉合時(shí)，兩燈均亮，而當(dāng)只閉合開(kāi)關(guān)S1時(shí)，綠燈發(fā)光，故D不符合實(shí)際。答案：C2.如圖所示，電熱水器金屬內(nèi)膽出水口加接一個(gè)電阻，在電熱水器漏電且接地線失效時(shí)，能保障人的安全。當(dāng)熱水器漏電且接地線失效時(shí)，其金屬內(nèi)膽與大地間電壓為220V，由于出水口處有電阻(簡(jiǎn)稱“隔電電阻”),使人體兩端的電壓不高于12V，下列說(shuō)法正確的是

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)A．“隔電電阻”應(yīng)選用阻值較小的電阻B．“隔電電阻”大于“人體電阻”，且兩者串聯(lián)C．熱水器漏電且接地線失效時(shí)，“隔電電阻”使人體內(nèi)無(wú)電流通過(guò)D．在電熱水器漏電且接地線失效時(shí)，通過(guò)“隔電電阻”的電流遠(yuǎn)大于通過(guò)人體的電流