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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: =
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
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
【答案】 R+R 串联电路 总电阻 I=U/R 电流 电压 1/R+1/R 变化 也
1 2 总 1 2
会变化 都不变
【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。
【答案】横截面积 2 长度 9
【解析】电阻并联,相当于横截面积变大,其等效电阻R=
电阻串联,相当于导体的长度变长,其等效电阻R=R+R。
1 2
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。
【答案】6 2.4
【解析】电阻R1与R2串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,R 的阻值:R
2 2
=R −R=10Ω−4Ω=6Ω; 两电阻并联时总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,
串 1
所以, = + = + = 解得:R =2.4Ω
并
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:
【答案】D
【解析】∵串联电路总电阻等于各分电阻之和,即电阻越串越大、大于任何一个分电阻,
∴R >R>R,
串 1 2
∵并联电路中总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,即电阻越并越小、小于任何一个分电
阻,
∴R >R>R>R ,
串 1 2 并
则在这四个电路中,电路的等效电阻最小的是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 = 。
【答案】n2∶1
【解析】设每一个电阻的阻值为R,n个阻值相同的电阻串联,总电阻:R=nR;
1
1 1
n个阻值相同的电阻并联,总电阻R = R,所以,R:R=nR: R=n2:1
总 n 1 2 n
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 。
【答案】30~60Ω 0~15Ω
【解析】由题意可知,变阻器与定值电阻串联,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
则当滑动变阻器接入电路中的电阻为0时,电路中的总电阻为30Ω;当滑动变阻器接入电
路中的电阻为30Ω时,电路中的总电阻R=R滑+R定=30Ω+30Ω=60Ω,所以,整个电路
R R
总电阻的变化范围为30Ω~60Ω;变阻器与定值电阻并联R= 1 2 则当滑动变阻器接入
R1+R2
电路中的电阻为0时,电路中的总电阻为0Ω;当滑动变阻器接入电路中的电阻为30Ω时,
电路中的总电阻R=15Ω,所以,整个电路总电阻的变化范围为0~15Ω。
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。【答案】解:根据题意可求出R2的电流I=I2 − I1 = 1.5A − 0.9A=0.6A, 又因为总电
9V
压为U = IR = 0.9A × 10Ω = 9V,所以R2= =15Ω
1 1 0.6A
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。
【答案】28 1.75
【解析】(1)由两定值电阻的铭牌可知,两者允许通过的最大电流分别为:I甲=1.5A,
I乙=0.5A, 因串联电路中各处的电流相等,所以,两电阻串联起来时,电路中的最大电
U
流I=0.5A,因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,由I = 可得,串联电路两
R
端允许加的最大电压:U =I(R +R )=0.5A×(16Ω+40Ω)=28V;
串 甲 乙
(2)当甲达到最大电流时,U =24V,当乙达到最大电流时,U =20V,所以应选择
甲 乙
U=20V, 此时I =1.25A,I=I +I =1.25A+0.5A=1.75A。
甲 甲 乙
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。
【答案】0.5 8
U 2v
【解析】由题意可知,两电阻串联,R1中的电流: I1= 1= =0.5A
R1 4Ω
U 6V
因串联电路中各处的电流相等,所以,电路中的总电阻:R= = =12Ω
I 0.5A
因串联电路中总电阻等于各分电阻之和,所以,电阻R2的阻值:R2=R-R1=12Ω-4Ω=8Ω
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
【答案】B
【解析】(1)因导体AB和BC由同种材料制成、长度相同,由图可知导体 AB横截面积比
BC的小, 所以,R >R ;
AB BC
(2)因两段导体串联,且串联电路中各处的电流相等,所以,通过两导体的电流相等,即
U
I =I ,故AD不正确;(3)由I= 可知,U >U 故B正确,C不正确。
AB BC R 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。
【答案】2 2
【解析】由图像知,当甲两端电压是1V时,串联电路中电流I=0.2A,图中对应乙两端电
压为2V;由图像知,当U=2V时,通过甲、乙的电流分别为0.4A和0.2A,此时干路电流为
0.6A。
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
【答案】C
【解析】(1)由甲和乙的U﹣I图象可知,通过甲的电流与电压成正比,根据欧姆定律可知甲电阻的阻值不变 , 乙 电 阻 的 阻 值 变 化 的 , 故 B 错 误 ; 当 U 甲 = 2V
U 2V
甲
时 , 对 应 的 电 流 为 0.1A , 所 以R = = =20Ω,故A错误。
甲 I 0.1A
甲
(2)甲、乙并联在2V电源时,当电源电压为2V,由并联电路的电压特点知,两电阻两端
的电压为2V,由图象可知,I =0.1A,I =0.2A,故干路电流I=I +I =0.1A+0.2A=
甲 乙 甲 乙
0.3A,故C正确;
(3)甲、乙串联在电路中,当电路电流为2A时,由图可知,U =2V,故D错误。
乙
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
【答案】B
【解析】图乙中,灯泡与电阻串联,U∶U=R∶R=m,图丙中,灯泡与电阻并联,
1 2 L
I∶I=R∶R=n,由甲图可知,小灯泡两端电压越大,R 越大,且R>R,故选择B。
1 2 L L L
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
【答案】B
【解析】将电阻并联起来,相当于导体横截面积变大,则总电阻变小,所以并联电路的总
电阻比最小的分电阻还小。两导体电阻R=10 Ω ,R=1 Ω ,则并联后的总电阻小于1Ω。
1 2
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
【答案】C【解析】ABCD.因为并联电路总电阻的倒数等于支路电阻倒数之和,所以并联电路总电
阻小于任一电阻值,即两个电阻并联后总电阻小于较小电阻的阻值,故C符合题意,ABD
不符合题意。故选C。
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
【答案】B
【解析】ABCD.如图所示,三个电路中,每个电路的总电阻相等,且有并联后电路电阻
变小,串联后电路电阻变大,因此有 ,故下列关系中ACD错误,B正
确。
故选B。
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
【答案】A
【解析】AC.两个电阻并联后,总电阻 所以并联后的总电阻分别为8Ω和
4.4Ω,故A正确,C不正确。BD.根据串联电路的特点,若将两个电阻串联在电路中,电
路中的总电阻是两个电阻之和。那么,B选项中总电阻为25Ω,D选项中总电阻为30Ω,
故BD都不正确。
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
【答案】A【解析】因为并联电路电阻的关系为: + ,所以并联电路的总电阻小于任一支路
电阻,即小于最小的电阻,故总电阻小于0.1Ω.故选A.
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
【答案】A
【解析】电阻并联时,总电阻越并越小,即总电阻小于其中的任何一个电阻,所以,这两个
电阻并联时,R <1Ω且接近于1Ω.电阻并联,相当于增加了导体的横截面积,电阻越并越
并
小,小于其中任一个,据此分析判断.
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
【答案】A
【解析】两个电阻不论是并联还是串联,当其中一只电阻的阻值增大,其电路总电阻变大.
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
【答案】B
【解析】闭合开关S后,三个电阻串联,电压表V2测R1两端的电压,电压表V1测R1和
R2两端的电压之 和,电流表测电路中的电流;
当把滑动变阻器的滑片从右端调到左端过程中,接入电路中的电阻变小,电路中的总电阻
U
变小,∵I = ,∴电路中的电流变大,即电流表A的示数变大,故A不正确;电阻R0
R
两端电压变R大,R1和R2两端的电压变小,故B对,D错。(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
【答案】C
【解析】如图所示,电流表相当于导线,电压表相当于开路,两个电阻是并联的。其中电
压表测量R1两端的电压,电流表A1测量干路电流,电流表A2测量通过R1的电流(支
路),R1两端的电压不变,电阻不变,电流I1不变,所以电流表A2示数不变。滑片右移,
R2电阻增大,电压不变,根据欧姆定律电流 I2变小,电流表 A1测量干路电流,I=
I1+I2,示数变小。
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
【答案】A
【解析】电阻与滑动变阻器串联在电路中,V1测电阻R 两端电压,V2测滑动变阻器两端
电压,A测电路中的电流;当滑片P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路
的总电阻变大,电流变小,R 两端电压变小,滑动变阻器两端电压变大。
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
【答案】D
【解析】由图知,电阻R1与变阻器R2串联,电压表与R1并联,测量R1两端的电压;
AC.当P向右移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,电路总电阻R 变大,电源电压U
U
不变,由I= 可知电路电流变小,电流表示数变小,故AC错误。
R
BD.电流表测量电路中的电流,电压表与电流表的示数之比等于电阻 R1的阻值,R1为定
值电阻, 所以电压表与电流表的示数之比不变,故B错误、D正确。
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
【答案】B
【解析】灯泡L与滑动变阻器R并联,且电源的电压不变,则灯泡和滑动变阻器两端的电
压不变,电压表的示数不变;当滑动变阻器的滑片P由中点向右移动时,接入电路的电阻U
变大;根据I = 可知,该支路的电流变小,即A1的示数变小;灯泡两端的电压不变,
R
通过灯泡的电流不变,灯泡的亮暗不变;并联电路干路电流等于各支路电流之和,则干路
电流变小,即A2的示数变小。
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
【答案】B
【解析】由电路图可知,灯泡与滑动变阻器串联,且滑动变阻器全部接入电路,滑片移动
时,电路中的电阻不会发生变化,即灯的亮度不变,电流表的示数不变,故 ACD错误;电
压表测滑片右侧电阻丝两端的电压,滑动变阻器的滑片 P向右移动的过程中,滑片右侧部
分电阻丝的电阻变小,由U=IR可知, 滑片右侧部分电阻丝两端的电压变小,即电压表
的示数变小,故B正确。
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
【答案】D
【解析】S闭合,仅R2接入电路,电流表、电压表均被短路,示数均为零;S断开,R1和
R2串联接入电路, 电流表测电路中的电流,电压表测R1两端电压,即电流表、电压表
示数均变大。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
【答案】B
【解析】由电路图可知,开关S1闭合时,只有R 连入电路,两电流表都测通过R 的电流;
再闭合开关S2,灯泡与R 并联,A1测干路电流,A2测通过R 支路的电流,由并联电路中
各支路两端电压与电源电压都相等可知电压表示数不变,故 A错误;并联电路各支路间互
不影响,所以通过R 的电流不变,即A2 示数不变,故C错误;由并联电路中干路电流等
于各支路电流之和可知,A1示数变大,故B正确; 灯泡在闭合开关S2后开始工作,所以
灯泡变亮了,故D错误。
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
【答案】A
【解析】设电源电压为 U0,断开S1、S3,闭合S2,R1与R2串联,电流表示数为 I=U 电压表测量R1两端的电压即电压表示数U小于电源电压U ;断开S2,闭
0 0
R +R
1 2
合S1、S3,R1与R2并联,两端电压均等于电源电压;电流表与R1 串联,其示数为I=
U ;电压表测量并联电路两端的电压,即电压表示数U等于电源电压因此I