高中物理选修3串并联电路、电压表电流表的改装.pdf

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串并联电路、电压表、电流表


【学习目标】
1．掌握串、并联电路的特点，并能熟练地识别电路中元件之间的连接关系，能够运用串并联的规
律理解计算电表的改装。
2．识别电路中各元件的连接关系，画出简明的等效电路图，以及电流表、电压表、电容等对电路
的影响。

【要点梳理】

要点一、串联电路的特点和性质
1．基本特点
（1）在串联电路中，各处的电流相等，即
I  I  I  I   I ．
1 2 3 n
（2）串联电路的总电压等于各部分电压之和，即
U U U U  U .
1 2 3 n
（3）串联电路的等效总电阻为各电阻值之和，即
R  R  R  R   R ．
1 2 3 n

2．性质
（1）串联电路的电压分配关系：各个电阻两端的电压跟它们的阻值成正比，即
U U U U
1  2  3   n  I.
R R R R
1 2 3 n
或
U : U : U  R : R : R .
1 2 3 1 2 3
其中：
R
U  1 U ,
1 R  R  R
1 2 3
R
U  2 U ,
2 R  R  R
1 2 3
R
U  3 U.
3 R  R  R
1 2 3
（2）串联电路的功率分配关系：各个电阻消耗的功率跟它们的阻值成正比，即
P P P P
1  2  3   n  I 2.
R R R R
1 2 3 n
或：
P : P : P  R : R : R
1 2 3 1 2 3
要点进阶：
○1 n 个相同的电阻 R 串联后的总电阻
: .

R =nR .
总
○2 串联电路的总电阻大于其中任一部分电路电阻。
○3 串联电路的每个电阻 R 都分担了一部分电压，串联电路的这种作用叫作分压作用，起分压作用
的电阻叫作分压电阻。

要点二、并联电路的特点和性质
1．基本特点
（1）并联电路中各支路的电压相等，即
U U U U  U ．
1 2 3 n
（2）并联电路的总电流等于各支路电流之和，即
I  I  I  I   I ．
1 2 3 n
（3）并联电路的等效总电阻 R 与各支路的电阻 R 、R 、R R , 的关系是：
1 2 3 n
1 1 1 1 1
     ．
R R R R R
1 2 3 n


2．性质
（1）并联电路的电流分配关系：各支路电流跟它们的电阻成反比，即
I R  I R  I R   I R U .
1 1 2 2 3 3 n n
或：
1 1 1
I : I : I  : : .
1 2 3 R R R
1 2 3
（2）并联电路的功率分配关系：各支路电阻消耗的功率跟它们的电阻成反比，即
P R  P R  P R   P R U 2 .
1 1 2 2 3 3 n n
或：
1 1 1
P : P : P  : : .
1 2 3 R R R
1 2 3
要点进阶：
R
○1 n 个相等的电阻 R 并联后的总电阻 R = ．
总 n
○2 并联电路的总电阻小于其中最小的电阻。
: .

R R
○3 两个电阻并联时的总电阻 R  1 2 ，当其中任一个增大或减小时，总电阻也随之增大或减小。
R  R
1 2
特别提醒：三个电阻并联总电阻的计算公式是
R R R
R= 1 2 3 ，
R R  R R  R R
1 2 2 3 1 3
而不是
R R R
R= 1 2 3 .
R  R  R
1 2 3
④多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电阻也随之增大或减小。
⑤在电路中多并联一个电阻 R ，电流就多了一条通路，可以分去干路中的一部分电流，
并联电阻的这种作用叫作分流作用，起分流作用的电阻叫作分流电阻。

要点三、电路的简化原则及方法
（1）原则：○1 无电流的支路除去；○2 电势相等的各点合并；○3 理想导线任意长短；○4 理想电流
表可认为短路，理想电压表可认为断路；○5 电压稳定时电容器可认为断路。
（2）方法：
○1 电流分支法：先将各结点用字母标上，判定各支路元件的电流方向（若无电流可假设在总电路两
端加上电压后判定），按电流流向，自左到右将各元件结点、分支逐一画出，加工整理即可。
以图（a）的等效电路为例：把 V 视为断路，得图（b）。设电势 A 高于电势 B ，可这样选择独立支路，
电流从 A  R  E  R  B ，电流从 A  R  C  R  D  B（两条独立支路），得图（c），
1 5 2 3
再将 R 接在 D、E 间，将 V 接在 A、D 间，得图（d）。
4

○2 等势点排列法：标出节点字母，判断出各节点电势的高低（电路无电压时可先假设加上电压），
将各节点按电势高低自左向右排列，再将各节点间的支路画出，然后加工整理即可。
以图甲的等效电路为例。把 A 视为短路，得图乙。设 A 的电势高，B 的电势低，从 A 点开始，与 A
点等势的点没有，由此向右到 C 点， E 点与 C 点等势可连在一起，如图丙。再向右到 D、F ， B 点与
D、F 点等势也可以连在一起，最后的A 串联在C、E 间，得等效电路为图丁。
: .


要点进阶：必要时，两种方法常常结合使用。

要点四、电流表和电压表内阻对电路的影响
1. 对理想的电流表， R  0 ，在电路中视为短路，其读数就是通过电流表的电流；对理想的电压
A
表， R   ，在电路中视为开路，其读数就是接线柱两端的电势差（电压）。
V
2. 当内阻的影响不能忽略时，电流表视为一阻值较小的电阻，其读数就是流过这个电阻的电流；
电压表视为一阻值较大的电阻，其读数就是这个电阻两端的电压值。
要点五、电表的工作原理及量程扩大
1．灵敏电流计的构造、工作原理及参数
（1）主要部分：永久磁铁和可转动的线圈。
（2）工作原理：通电后，线圈在磁场力的作用下偏转，带动指针，指针的偏角与通过指针的电流
成正比。


常用的电压表由灵敏电流计改装而成的。常用的灵敏电流计的主要部件是一块磁铁和一个可转动的
线圈。线圈是由很细的导线绕成的，灵敏电流计测得就是通过线圈的电流。这个线圈的电阻 R 就是灵
g
敏电流计的电阻，一般为几百或几千欧。线圈中能通过的最大电流 I 为灵敏电流计的满偏电流。I 的值
g g
一般为几十微安到几毫安。

（3）表头的三个主要参数
○1 内阻 R ：小量程电流表G 电阻。
g
○2 满偏电流 I ：小量程电流表G 指针偏转到最大刻度时的