高中4 串联电路和并联电路教学设计及反思

[科目]  物理

[关键词]  教案/串联电路 并联电路

[年级]  高二

[文件]  jan1.doc

[标题]  第三单元  串联电路和并联电路

[内容]

第三单元  串联电路和并联电路

   【教学结构】

    一、串联电路：如图1所示

串联电路的特点

1．串联电路中各处电流强度相等，图1中R1、R2中电流强度为I1、I2

   I1=I2 若3个电阻串联I1=I2=I3

2．串联电路中，总电压等于各部分电路电压之和，电路AB两端总电压为U，R1、R2的电压为U1、U2，U=U1+U2

上面所述为串联电路基本特点，有必要通过实验让学生观察，并达到深信的目的。

3．串联电路分压：串联电路中各个电阻两端电压跟它的阻值成正比。图1所示电路中R1电流强度I1=     R2：I2=，    ∵I1=I2  =

4．串联电路的总电阻等于各导体的电阻之和，U=R总I  U1=R1I1  U2=R2I2

∵U=U1+U2  ∴R总=R1+R2

5．串联电路消耗总功率等于各电阻消耗

功率之和即P=P1+P2

二、并联电路：如图2所示

    并联电路的特点

1．并联电路中各支路两端电压相等，AB电路总电压，R1、R2两端电压分别为U、U1、U2，则：U=U1=U2

2．并联电路总电流强度等于各支路电流强度之和  即  I=I1+I2

3．并联电路总电阻倒数，等于各个导体的电阻倒数之和。I=，I1=，I2=

则=+∵U=U1=U2∴  =+

使用此关系式时应明确，R=，R＜R1，R＜R2，并联电阻越多总电阻越小，但不是R1或R2越大，总电阻越小。例如两个2电阻并联总电阻为1，两个4电阻并联总电阻为2，又如R1与R2并联R1不变，R2增大，并联总电阻应是增大而不是减小。

4．分流作用：并联电路中通过各导体的电流强度跟它的电阻成反比

  I1 R1=U    I2 R2=U   =

可见在并联电路中，电阻越小通过电流强度越大。

5．并联电路功率分配：并联电路中各电阻消耗电功率跟它阻值成反比。

  P1=U2/R1    P2=U2/R2    ∴=

可见在并联电路中，电阻越小消耗电功率越大。

三、串、并联电路的判断。

在串、并联同时存在的电路，如何分清各个电阻连接关系，学生必须搞清楚，并且需要学生会把较复杂的特殊电路改画为习惯的电路，

学生必须具备这种能力。

如图3所示，AB间电路的连接方式：R2、R3、R4串联，

然后与R1并联。其方法是假设电流由A流入B流出，

根据电流流向，很容易得到上述结论。

如图4所示，用导线连接AD，R2、R3串联与电阻

为零的导线并联，电阻R2、R3被短路。AB间电路

就是R1与R2并联。被短路的电阻，虽然仍接在电

路中，但不会有电流流过，不能起到电阻作用，

把R2、R3取走也不影响电路。

如图5所示，用导线连接AD、BC，导线AD与BC

相交而不相连，认真分析电路可知，AD不能短路

R2、R3、BC也不能短路R3、R4，进一步分析，导线

AD把4个电阻一端连在一起，导线BC把4个电阻

另一端连在一起，因此4个电阻应为并联。

并联电路特点之一，电压相等，即并联电阻的两端电势分别相等，图2中R1与R2左端电势相等，右端电势也相等，R1、R2关联。图5中AD使4个电阻一端电势相等，BC使4个电阻一端电势相等，BC使4个电阻另一端电势相等，因此四个电阻并联。用电势方法判断并联电路是很有效的方法。

   【解题要点】

例1．如图6所示，AB间电路是电路的一部分，

若三个电阻通过电流分别为I1、I2、I3，电压为

U1、U2、U3，消耗电功率为P1、P2、P3，

求I1：I2：I3=？  U1：U2：U3=？  P1：P2：P3=？

解：I1=I2+I3，I2:I3=R3:R2    I1:I2:I3=(R3+R2):R3:R2

R2与R3并联，∴U2=U3，R1与R2、R3并联电阻R23串联，根据串联电路特点：

U1:U2=R1:R23    R23=，∴U1:U2=R1 (R2+R3):R2 R3

U1:U2:U3=R1(R2+R3):R2R3:R2 R3

P1=U1I1   P2=U2 I2   P3=U3 I3

∴P1:P2:P3=R1(R2+R3)2:R2R23:R22R3

解答本题，必须能熟练使用串并联的特点，同时要求较高的数学能力。

例2．标有“10V，10W”的三个电阻，按图7方式连成电路，

此电路允许加电压的最大值Uab与电路允许消耗最大功率是（     ）

A 20V  30W B 20V  15W C 15V  20W D 15V  15W

解：三个电阻额定电压，额定功率相同，三个电阻阻值相等。电阻1与电阻2、3并联电阻串联，根据并联电阻阻值计算式，可得电阻1等2倍电阻2、3并联电阻值，I1=2I2  U1=2U2，电路加电压为20V时，U1=×20V＞10V，电阻1被烧毁，电阻2、3也不能正常工作，选项A、B均是错误的。当电路最大电压为15V时，U1=10V，U2=U3=5V，电阻1加额定电压电功率为额定功率P1=10W，电阻2、3电压小于额定电压，实际消耗功率为额定功率的1/4，电阻2、3实际消耗功率为5W，电路加电压最大值为15V，因此电路允许消耗电功率也只有15W，选项C是错误的，选项D是正确的。

从解答过程中可知，不仅需要熟练掌握电流强度，电压，电功率这些概念和串并联电路特点，还必须有分析电路的能力，不然生搬硬套这些概念，特点，造成解答错误。因此必须提高分析电路的能力。

例3．如图8所示，在电路AB两端加电压UAB=11V，通过电阻R1的电流强度I1=2A，电阻R3消耗电功率为25W，已知R2=2，

求R1、R2。

解：R1两端电压为I1R1=2R1，R2中的电流强度

I2==R1

     R3两端电压U3=11-2R1，R3中的电流强度I3=2+R1

根据题给的条件，P3=（11-2R1）（2+R1）=25，

P3的方程中只有一个未知数，R1可解出：R1=3或

R1=

当R1=3时，U3=5V，P3==25，R3=1

当R1=时，U3=10V   =25，R3=4

把两组找回题中检验，两组解均正确。

R1=3  R3=1或R1=  R3=4

综合使用电压，电流强度，电功率和串并联电路的特点的能力需要提高。

例4．甲乙两种同样材料制成的保险丝，直每径分别为d1=0.5mm和d=1mm，熔断电流分别为2A和6A，把以上两根保险丝各取等长一段并联后再接入电路中，允许通过的最大电流是（      ）

 A.6.0A B.7.5A C.8A D.10A

解：根据电阻定律：R1=4R2，两保险丝并联后接入电路，电流分配应是I2=4I1。当I1=2A时，I2=8A＞6A，保险丝R2会熔断，R1也会随之熔断，当I2=6A时，I1=1.5A，保险丝R1、R2均不会熔断。选项A，6.0A＜7.5A不是最大电流，不应选，C、D选项均大于7.5A，也不应选，选项B是正确的。

例5．如图9所示，在电路AB处接电源，4个灯均能正常发光，

判断4个灯额定电压的大小关系。已知灯2电阻R2等于

灯1电阻R1。

解：4个灯均能正常发光，每个灯两端电压均为额定

电压。图示电路不容易判断出各灯电压关系，必须改

画成习惯的容易判断的电路，如图10所示。

灯L1与灯L2并联，电压相等，灯L1和灯L4额定

电压U1和U2相等。灯L1与灯L4的并联电阻

R14＜R1=R2，串联电路分压，灯L2的电压U2＞U1，

灯L3的电压U3=U1+U2，所以各灯额定电压关系是：U3＞U2＞U1=U4。

本题在解答过程中，关键是改画电路，会使用我们讲过的判断串、并联电路的方法，应加强这方面的练习。

   【课余思考】

1．串、并联电路基本特点是什么，串联，并联电路的总电阻如何计算？

2．串、并联电路如何分配电压、电流、电功率？

   【同步练习】

1．在电灯旁并联一个电炉子，电灯变暗这是由于（     ）

 A.电炉子使电路的总电流减弱。

 B.电路总电流没变，而电炉子从中分流。

 C.干路电流增大，使干线上电压降增大。

 D.干线上电压降没变，而电灯两端电压减小了。

2．在图11所示电路中，AB两端电压稳定，当K断开时，则各表读数将（     ）

 A.A1变小，A2变小，V变小

 B.A1变大，A2变小，V变小

 C.A1变小，A2变大，V变大

 D.A1变大，A2变大，V变小

3．如图12所示，灯A为“110V 60W”灯B为“110V 100W”为使它们在220V电路中都正常发光，且消耗电功率最小，应采用的接法是（    ）

图12

4．将滑动变阻器作分压器用，如图13所示，A、B为分压器的输出端，若把滑动变阻器的滑动触片放在变阻器正中，

则（    ）

 A.空载时输出电压UAB=。

 B.接上负载时，输出电压UAB＜。

 C.负载电阻R越大UAB越接近。

 D.负载电阻越小UAB越接近。

    5．如图14所示，是某一电路的一部分，其中R1=5，R2=1，R3=3，I1=0.2A，I2=0.1A，则电流表上的电流为（    ）

 A.  0.2A  方向向右 

B.  0.15A  方向向左

 C.  0.2A  方向向左 

D.  0.3A  方向向右

6．如图15所示的电路中，三个电阻的阻值相等，

电流表A1、A2、A3的内阻可以忽略不计，它们

的读数分别为I1、I2、I3，

则I1:I2:I3 =                    。

7．如图16所示电路中，R0为定值电阻，要使

AB间的总电阻恰等于R0，则R1=                  。

8．如图17所示，电路电源电压恒定，将电阻接在

a、b两点时电阻电功率9W，若将电阻接在

离a、b较远的c、d两点时，R消耗电功

率为4W，则导线ac和bd消耗总功率为               。

[参考答案]

1．C    2．C    3．C    4．A B C    5．C  

6．3:2:2  7．R0   8．2W