文档内容
第十七章 欧姆定律
17.3 欧姆定律在串、并联电路中的应用
一、学习目标
1.串联电路电阻 知道串联电路电阻的特点,会利用串联电阻的特点分析有关问题。
2.并联电路电阻 知道并联电路电阻的特点,会利用并联电阻的特点分析有关问题。
3.欧姆定律在串联电路中的应用 知道串联电路中电流、电压、电阻的特点,能运用欧
姆定律解决简单的串联问题。
4.欧姆定律在并联电路中的应用 知道并联电路中电流、电压、电阻的特点,能运用欧
姆定律解决简单的并联问题。通过计算,学会解答电学计算题的一般方法,培养学生的逻
辑思维能力
二、学习过程
一)、知识点梳理
1、串联电路总电阻与分电阻关系
分析:根据欧姆定律可得:U=IR,U=IR,根据串联电路的电压特点可知:U=U+U,
1 1 2 2 1 2
由以上各式可得:IR′=IR+IR,即R′=________
1 2
结论:①串联电路的总电阻等于各分电阻之和,即R =R+R+…+R;
总 1 2 n
②串联电路中,通过某个电阻的电流或串联电路的电流,等于___________两端电压除以
_________,表达式为_________;
③当串联电路中的一个电阻改变时,电路中的_________及另一个电阻两端的 都会
随之改变
2、并联电路总电阻与分电阻关系
分析:根据欧姆定律可得: 根据并联电路的电流和电压特点可知:由以上各式可得: =
1 1 1 1
= + +。。。
R R R Rn
结论:①并联电路的总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,即 总 1 2
②当并联电路中的一个支路的电阻改变时,这个支路的电流会 ,干路电流 ,
另一个支路的电流和电压
【拓展】
串联分压:串联电路中,各电阻分得的电压与它们的电阻成正比;
电阻越大,分得的电压越大
并联分流:并联电路中,各支路的电流与它们的电阻成反比;电阻越大,分得的电流越小
二)、例题 练习
例1 3Ω和6Ω的两个电阻,并联后相当于增加了导体的 ,等效电阻为 Ω;串
联后相当于增加了导体的 ,等效电阻为 Ω。
练1.1 电阻R1与R2串联,它们的等效电阻是10Ω,如果已知R1=4Ω,则R2的电阻是
Ω;如果R1与R2并联, 其等效电阻为 Ω。
练1.2 如图所示的四个电路中,已知定值电阻R1和R2的阻值大小关系为R1>R2。在这四
个电路中,电路的等效电阻最小的是( )
A: B: C: D:
练1.3 把n 个阻值相等的定值电阻串联时, 总阻值为R1; 如果把它们并联时, 总阻
值为R2 , 则R1∶R2 = 。
练1.4 一个滑动变阻器标有“1.5A 30Ω”的字样。当它与一个阻值为30Ω的电阻串联
接入电路时,该串联电路部分总电阻的变化范围为 ,当二者并联接入电路时,该并
联电路部分总电阻的变化范围为 。
例2 如图所示, 电源两端电压保持不变。闭合开关S, 电流表A1 的示数I1 为0.9A,
电流表A2 的示数I2 为1.5A,R1=10Ω。求定值电阻R2的阻值。练2.1 甲、乙两个定值电阻,甲标有“16Ω 1.5A”、乙标有“40Ω 0.5A”。如果把二
者串联起来,为保证电阻工作安全,则该串联电路两端允许加的最大电压为 V。如果
把二者并联起来,为保证电阻工作安全,则该并联电路的干路最大电流为 A。
练2.2 电阻R1和R2串联在电源电压恒为6V的电路中,已知电阻R1=4Ω,电阻R1两端
的电压是2V,则R1中的电流 为 A,R2的阻值为 Ω。
练2.3 如图所示,AB和BC是由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的两段导体,
将它们串联后连入电路中, 比较这两段导体两端的电压及通过它们的电流的大小。下列选
项中正确的是( )
A: U >U ,I <I
AB BC AB BC
B: U >U ,I =I
AB BC AB BC
C: UA<U ,I =I
B BC AB BC
D: U =U ,I <I
AB BC AB BC
例3 有甲、乙两个电阻,其电流与电压的关系如图所示。若二者串联,甲两端电压是
1V,则此时乙两端电压为 V;若二者并联,干路电流为 0.6A,则电源电压为
V。
练3.1 如图所示是电阻甲和乙的U﹣I 图象,下列说法正确的是( )
A: 甲的电阻值保持10Ω不变
B: 乙的电阻值保持20Ω不变
C: 甲、乙并联在电路中,当电源电压为2V时,电路总电流为0.3A
D: 甲、乙串联在电路中,当电路电流为0.2A时,乙的电压为4V
练3.2 如图所示,甲图是灯泡L和定值电阻R 的I-U 关系图象。将L和R 先后以乙图和
丙图两种方式接在同一电源上,若乙图中U∶U=m,丙图中I∶I=n,则下列判断中正确的
1 2 1 2是( )
A: m=n
B: m>n
C: m<n
D: mn=1
练3.3 两导体电阻R=10 ,R=1 ,并联后的总电阻( )
1 2
A.大于10 B.小于1 C.在1 与10 之间D.无法确定
练3.4 有两个可变电阻,开始时阻值相等,都为R,现将其中一个电阻的阻值增大,将另
一个电阻的阻值减小,则两个电阻并联后总电阻将( )
A.一定大于R B.一定等于R C.一定小于R D.以上结果都有可能
练3.5 如图所示,甲、乙、丙三个电路中,电源电压U相等,每个电路的总电阻相等,
则下列关系正确的是( )
A.R > R B.R > R C.R > R D.R > R
1 2 3 4 5 2 4 1
练3.6 电工师傅在修理电器时,急需一只8Ω的电阻,但手边只有阻值20Ω、5Ω、10Ω和
40Ω的电阻各一只,下列做法能帮他解决问题的是
A.将10Ω和40Ω的电阻并联 B.将5Ω和20Ω的电阻串联
C.将5Ω和40Ω的电阻并联 D.将10Ω和20Ω的电阻串联
练3.7 一只阻值为0.1欧的电阻与另一只阻值为10欧的电阻并联,并联后的等效电阻
A.小于0.1欧 B.等于1欧
C.等于10.1欧 D.小于10欧但大于0.1欧
练3.8 某同学将一个1Ω的电阻和一个2018Ω的电阻并联,并联后的总电阻接近于下列
哪个阻值( )
A.1Ω B.2017Ω C.2018Ω D.2019Ω练3.9 接入同一电路中的两只电阻 ,若一只电阻的阻值增大 ,其电路总电阻
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判定
例4 (1) 如图所示电路,电源电压保持不变,其中R0、R1为定值电阻,闭合开关,当把
滑动变阻器的滑片从右端调到左端过程中,下列说法中正确的是( )
A: 电流表A示数变小
B: 电压表V1示数变小
C: 电压表V2示数变小
D: R0两端的电压变小
(2) 如图所示,电源电压保持不变时,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中( )
A: 电压表V示数变小
B: 电流表A1示数变大
C: 电流表A2示数不变
练4.1 如图所示电路,电源两端电压保持不变。闭合开关 S,当滑动变阻器的滑片P向
右滑动时,下列判断正确的是( )
A: 电压表V1示数变小,电压表V2示数变大,电流表示数变小
B: 电压表V1示数变大,电压表V2示数变小,电流表示数变小
C: 电压表V1示数变小,电压表V2示数变小,电流表示数变小
D: 电压表V1示数变大,电压表V2示数变大,电流表示数变大
练4.2 如图所示的电路中,电源电压不变,R1为定值电阻,开关S闭合后,滑片向右移
动时( )A: 电流表示数变大,电压表与电流表示数之比变大
B: 电压表示数变小,电压表与电流表示数之比变大
C: 电流表示数变大,电压表与电流表示数之比不变
D: 电流表示数变小,电压表与电流表示数之比不变
练4.3 如图所示,电源两端的电压保持不变,灯丝电阻不变。将滑动变阻器的滑片P置
于中点,闭合开关S后,各电表的示数和灯泡的发光情况均正常。现将滑动变阻器的滑片
P由中点向右移动,则( )
A: 电流表A1示数变大
B: 电流表A2示数变小
C: 灯泡L变亮
D: 电压表V示数变大
练4.4 如图所示,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向右移动的过程中,下列判断正
确的是( )
A: 灯泡发光变亮
B: 电压表示数变小
C: 电流表示数变大
D: 灯泡发光变暗
例5 在如图所示的电路中,电源电压保持不变。若电键S从闭合到断开,则( )A: 电流表的示数变小,电压表的示数变小
B: 电流表的示数变小,电压表的示数变大
C: 电流表的示数变大,电压表的示数变小
D: 电流表的示数变大,电压表的示数变大
练5.1 如图所示,电源电压保持不变,开关S1已闭合,若再闭合开关S2,则下列分析
正确的是( )
A: 电压表示数变大
B: 电流表A1示数变大
C: 电流表A2示数变大
D: 小灯泡的亮度不变
练5.2 如图所示电路中,电源电压恒定。断开S1、S3,闭合S2,两电表均有示数;再
断开S2,闭合S1、S3,此时两电表的示数与前者相比( )
A: 两表示数均变大
B: 两表示数均变小
C: 电流表示数变大,电压表示数变小
D: 电流表示数变小,电压表示数变大
例6 如图所示是科技小组的几位同学设计的天然气泄漏检测电路,其中R 为气敏电阻,
R 的阻值随天然气浓度变化曲线如图所示,R0为定值电阻,电源两端的电压恒定不变。
电路设计要求当天然气浓度增大时,电路中电表示数增大,图中电路图符合设计要求的是
( )A: B: C: D:
练6.1 酒精测试仪可检测驾驶员是否酒后驾车,如图甲所示是它的原理图,酒精气体传
感器的电阻跟酒精气体浓度的关系如图乙所示。如果测试到的酒精气体浓度越大,那么(
)
A: 传感器的电阻越大
B: 电压表的示数越大
C: 通过传感器的电流越小
D: 传感器两端的电压越大
练6.2 小明在医院看到一种输液警报器(如图甲),当管内药液流完时,电铃发声,报
警器内部有一可变电阻, 当输液管内有液体时,电阻大,无液体时,电阻小,电路如图
乙所示,则当闭合开关报警器工作时,分析正 确 的 是 ( )
A: 输完药液时,电流表示数变小
B: 输完药液时,电压表示数变小
C: 输完药液时,电铃响的原因是其两端电压变大,电铃正常工作
D: 未输完药液时,电铃不响是因为没有电流通过
练6.3 某同学设计了一个电子身高测量仪。下列四个电路中,R 是定值电阻,R' 是滑动
变阻器,电源电压不变, 滑片会随身高上下平移。能够实现身高越高,电压表示数越大
的电路是( )A : B : C : D :
练6.4 为了测定水流速度的大小,小博设计了以下四种电路,图中机翼状探头、连杆和滑
动变阻器的滑片P相连,可上下移动,且河水流速为零时,滑片P位于滑动变阻器最下端。
现要求:闭合开关S,当水流速度改变,电路中电压表示数U与水流速度v的关系如图所
示。下列电路设计中符合要求的是( )
A. B. C. D.
例7 某科研人员为了检测一种金属材料的承压性能,取一小片质量为5kg的金属样品,把
它放在如图甲所示电路中的压力传感器R上,R实质上是一个压敏电阻,它的阻值随压力
的变化情况如图乙。电路中R 是定值电阻,电源电压保持12V不变,将量程为0~0.6A的
0
灵敏电流计的表盘参数改成压力值,然后在样品上施加不同的压力,通过电流表的示数变
化情况研究样品受力情况,g取10N/kg,试问:
(1)将样品自由地放置在传感器上时,电路中的电流为0.048A,定值电阻R 的阻值是多
0
少?
(2)在保证电路中各元件都安全的情况下,样品上允许额外施加的最大压力是多少?练7.1 电子秤是测量人的体重和身高的,其测体重部分的原理图如图 中的虚线框所示,
它主要由三部分构成∶ 踏板和压力杠杆 ABO,压力传感器R(电阻值会随所受压力大小
发生变化的可变电阻),显示体重大小的仪表(由量程为0~40 mA的电流表改装而成)。
其中AO长60cm, AO∶BO=4∶1,压杆与压力传感器之间的接触面积是2cm²,且已知压力传
感器R的电阻与所受压力的关系如下表所示。
压力F/N 0 50 100 150 200 250 300 ……
电阻R/Ω 300 270 240 210 180 150 120 ……
设踏板和杠杆组件的质量可以忽略不计,电源电压恒定,取 g=10 N/kg。求:
(1)当压力传感器R表面受到压杆的压强为 5×105 Pa时,压力传感器受到的压力;
(2)当踏板中人的质量为 20 kg 时,电路的总功率为0.12 W,此时压力传感器R与定值
电阻R 的阻值之比为9∶1。求电路中的电源电压及定值电阻 R 的阻值;
0 0
(3)在保证电路安全工作的条件下,踏板能测量的最大质量;
(4)若将电路中定值电阻 R 拆除(其它不变),为使踏板最大测量值不变,应将踏板往
0
某一方向移动到 C 点,求BC两点间的距离。练7.2 空气质量指数是环境监测的重要指标,下表的空气质量等级是按照空气质量指数
A划分的。某兴趣小组自制的空气质量监测仪,用电压表显示空气质量指数,工作原理电
路图如图。已知电源电压U=18V,电压表量程为0~15V,定值电阻R 的阻值为100Ω,
0
气敏电阻阻值R与A的关系为R= ×103Ω。
(1) 电压表示数为6V时气敏电阻R=?Ω并确定此时对应的空气质量等级。
(2) 更换定值电阻R 可改变监测仪的测量范围,若要使电压表满偏时对应的空气质量指数
0
A=400,则更换后的定值电阻R'的阻值应为多大?
0
空气质量 51~ 101~ 151~ 201~
0~50 >300
指数A 100 150 200 300
空气质量 轻度污 中度污 重度污 严重污
优 良
等级 染 染 染 染
练7.3 小明观察到高速公路进出口处设有测量货车重力的检测装置,他利用学过的物理知
识设计了一套测量货车重力的模拟装置,其工作原理如图甲所示。OAB为水平杠杆,OB
长1m,O为支点,OA:AB=1:4,平板上物体所受重力大小通过电流表读数显示。已知
定值电阻R 的阻值为10Ω,压力传感器R固定放置,R的阻值随所受压力F变化的关系如
0
图乙所示。平板、压杆和杠杆的质量均忽略不计。
(1)若电源电压U=12V,平板上物体所受重力是100N时,闭合开关S,电流表的示数为多
0
少?(________)
(2)在第(1)问情况中,电阻R 电功率为多少?(________)
0
(3)若电源用久后电压减为U,这时平板上放重100N物体时,电流表示数为0.3A,则U 的
1 1
大小为多少?(________)
(4)在第(3)问情况中,若电源电压为U 不变,要求平板上重为100N的物体对应的电流
1
表示数和电源电压U=12V的情况下相同,如果只水平调节杠杆上触点A的位置,触点A
0
应向______(选填“左”或“右”)移动多少cm?(________)(写出计算过程)练7.4 为了防止酒驾事故的出现,酒精测试仪己被广泛应用。交警使用的某型号酒精测试
仪的工作原理如图甲所示:电源电压恒为8V,传感器电阻R 的电阻值随酒精气体浓度的
2
增大而减小,当酒精气体的浓度为0时,R 的电阻为60Ω(如图乙所示),使用前要通过
2
调零旋扭(即滑动变阻器R 的滑片)对酒精测试仪进行调零,此时电压表的示数为6V。
1
(1)电压表的示数为6V时,滑动变阻器R 的接入电路的电阻值为多少?
1
(2)调零后,R 的电阻保持不变。某驾驶员对着酒精测试仪吹气10s,电流表的示数达到
1
0.2A,此时电压表的示数为多少?传感器电阻R 的阻值是多少?
2
(3)现在国际公认的酒驾标准是0.2mg/mL≤酒精气体浓度≤0.8mg/mL,根据图乙图像判断该
驾驶员是否为酒驾。
练7.5 为反对浪费,响应“光盘行动”,开州区某中学的小明同学为自助餐厅的餐桌设计
了“光盘仪”。餐盘放在载盘台上,若盘内剩余食物的质量达到或超过规定值,人一但离
开餐桌,提示器就会发出提示音,其原理如图所示。电源电压为12V保持不变,提示器的
传感器R 恒为30Ω,当电路中的电流达到0.06A及以上时,人离开餐桌后提示器会发出提
0
示音。传感器R 的阻值随载盘台所载质量(即空餐盘和食物质量之和)变化的关系如下表
1
所示,开关S闭合后,求:
(1)当载盘台所载质量为180g时,电路中的电流;
(2)当载盘台所载质量为210g时,电流通过R 消耗的电功率;
0(3)若空餐盘质量为90g,盘内剩余食物的质量至少为多少克时人离开餐桌后提示器会发出
提示音。
载盘台所载质量m/g 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
传感器R/Ω 180 170 160 150 140 130 120 110 100 90
1
练7.6 小明设计了一个用电压表的示数变化反映环境温度变化的电路,其电路原理图如图
(a)所示。其中,电源两端电压U=6V(恒定不变)。电压表的量程为0~5V,R 是定值
0
电阻,R=250Ω,R 是热敏电阻,其电阻随环境温度变化的关系如图(b)所示。闭合开关
0 1
S后。求:
(1)当环境温度为20℃时,热敏电阻R 的阻值是多少?
1
(2)当环境温度为20℃时,电压表的示数是多少?
(3)电压表两端电压不能超过其最大测量值,则此电路所允许的最高环境温度是多少℃?