要点一、等效电阻
在电路中,如果一个电阻的效果和几个电阻在同一电路中的效果相同,可以认为这个电阻是几个电阻的等效电阻。这个概念可以结合“合力与分力的关系”对照理解。
如果电源电压相同,在图1和图2中电流表示数相同,可以认为R为R1和R2串联后的等效电阻,也称总电阻。
要点诠释:电阻在电路中的作用即对电流的阻碍作用。这里的“等效”可以理解为在同一个电路中,即电源电压相同,电阻对电流的阻碍作用相同,电路中的电流大小相同。 要点二、串联、并联电路中等效电阻与各分电阻的关系
1.串联电路
在图1中,因为R1和R2串联,因此通过它们的电流相同,设R1两端电压为U1,R2两
I?I1?I2
端电压为U2,则有: U?U1?U2
U1?I1R1
U2?I2R2 在图2中有:U?IR综合以上推导,有:IR?I1R1?I2R2;
因此可以得到有串联电路总电阻和分电阻的关系:
R?R1?R2
2.并联电路
如图3、图4所示,R1和R2并联。两个图中电流表示数相同,说明R和R1、R2并联的效果相同,可以认为R是其等效电阻。
I?I1?I2
U?U1=U2
在图3中,有 I1?U1
R1
UI2?2
R2在图4中,有:I?UUUU 综合以上推导,有?1?2; RRR1R2
即:RR111?? , R?12 RR1R2R1?R2
要点诠释:
(1)导体串联,相当于增加了导体的长度,因此,串联导体的总电阻大于任何一个串联导体的电阻,总电阻等于各串联导体电阻之和,即R?R1?R2?......?Rn。
(2)如果用n个阻值均为R0的导体串联,则总电阻为R?nR0。
(3)导体并联,相当于增大了导体的横截面积,因此,并联导体的总电阻小于任何一个并联导体的电阻,总电阻的倒数等于各并联导体电阻的倒数之和,即1111 ???.....?。RR1R2Rn
(4)n个阻值为R0的相等电阻并联,则总电阻为:R?R0。 n
(5)不管是串联还是并联电路中,某个电阻的阻值增大,电路的总电阻都是增大;如果电路中电阻的个数增多,则串联电路的总电阻增大,而并联电路的总电阻减小。
要点三、串、并联电路中电阻规律的应用
1.串联电路中,电阻阻值之比等于电阻两端电压之比。推导如下:
串联电路电流一定,I?I1
?I2
2.并联电路中,各支路电阻阻值之比等于通过各支路电流的反比。推导如下:
并联电路电压一定,U
?U1?U2
要点诠释:
(1)当电阻R1和R2串联时,若R1>R2,则U1>U2,如下图所示。
(2)当电阻R1和R2并联联时,若R1>R2,则I1<I2,可以类比马路上的车流,如下图。
【典型例题】
类型一、欧姆定律在串联电路中的应用
【答案】15;1:2
【解析】因为两个电阻串联,所以串联后的总电阻为 R=R1+R2=5Ω+10Ω=15Ω; 因为串联电路中电流处处相等,所以
类型二、欧姆定律在并联电路中的应用
2.R1=R2=12Ω,电源电压为18V。求:
(1)R1、R2并联后的总电阻是多少?
(2)电流表的示数是多少?
【答案与解析】(1)由并联电路总电阻与各支路电阻的关系得:111?? RR1R2
R112???6?; 22
U18V??3A (2)根据欧姆定律可知,电流表的示数I?R6?因为R1=R2,所以R1、R2并联后的总电阻R?
【总结升华】知道并联电路中总电阻与各支路电阻的关系,会灵活应用欧姆定律进行计算。 举一反三:
【变式】在如图所示的电路中,电阻R1的阻值为10Ω。闭合开关S,电流表
Al的示数为0.3A,电流表A的示数为0.5A。
求:(1)通过电阻R2的电流;
(2)电源电压;
(3)电阻R2的阻值。
【答案与解析】S闭合,R1、R2并联,电流表Al测电阻R1的支路电流,电流表A测干路电流。
(1)由并联电路的特点知,通过电阻R2的电流I2=IA-IA1=0.5A-0.3A=0.2A;
(2)电源电压U=IA1R1=0.3A×10Ω=3V;
(3)电阻R2的阻值R2?U3V??15?
I20.2A
3.如图所示电路,开关S闭合后,电流表A1、A2、A3的示数分别为4A,3A,6A。则电阻R1、R2、R3的阻值之比等于
A.3:4:2 B.3:6:2
C.2:1:3 D.3:1:2
【思路点拨】能够正确识别电路及电流表所测量的对象,熟练掌握并联电路中电流和电阻的关系。
【答案与解析】分析电路图可知R1、R2、R3并联,A3测干路电流I=6A,A1测通过R2和R3的总电流I23=I2+I3=4A,A2测通过R1和R2的总电流I12=I1+I2=3A,所以通过R1的电流I1=I-I23=2A,通过R3的电流I3=I-I12=3A,通过R2的电流I2=I-I1-I3=1A,所以R1:R2:R3?111::?3:6:2。 I1I2I3
【总结升华】解答电学题时,一定要先分析电路的连接方式是串联还是并联,然后根据欧姆定律和电路的电流、电压、电阻规律进行分析求解.一定要理解欧姆定律,它是初中电学知识的核心。
类型三、综合应用
4.如图所示,开关闭合后,当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中( )
A. 电流表示数变小,电压表示数变大
B. 电流表示数变小,电压表示数变小
C. 电流表示数变大,电压表示数变大 D. 电流表示数变大,电压表示数变小
【答案】A
【解析】当滑动变阻器滑片P向右滑动过程中,滑动变阻器阻值变大,电路中的总电阻变
A.电流表的示数减小,电压表的示数增大
B.电流表的示数增大,电压表的示数不变
C.电流表的示数增大,电压表的示数减小
D.电流表的示数不变,电压表的示数不变
5.在如图所示的电路中,电源电压为18V,闭合开关S,电流表的示数为
0.9A,断开开关S,电流表的示数为0.6A,求:
(1) 电阻R1
和R2的阻值; (2) 开关S闭合时电压表V的示数
【答案与解析】当开关S闭合时,R2被短路,电路中只有R1,电压表测R1两端电压,其值等于电源电压U,等效电路图甲所示。当开关S断开时,R1与R2串联,电压表测R1两端电压U1,等效电路图如图乙所示。
(1) 根据欧姆定律可得:R1?U18V??20? I0.9A
R2?U18V?R1=?20?=10? I'0.6A
(2)当开关S闭合时, R2被短路,电路中只有R1
,电压表测
R1两端电压,其值等于电源电压U=18V
【总结升华】解答这类题的关键是画出等效电路图,然后根据欧姆定律和串联电路的特点求解各物理量。
举一反三:
【变式】如图所示,电源电压保持不变,电阻R1=30Ω,R2=15Ω。当S1、S2都闭合时,电流表示数为1A,当开关S1、S2都断开时,电流表示数为0.2A;求电源电压U和R3阻值。
一、选择题:
1.两根长度相同,粗细不同的锰铜丝,把它们串联在电路中( )
A.粗的电流大,且电压也大
B.细的电流大,且电压也大
C.粗的、细的电流一样大,但细的电压大
D.粗的、细的电流一样大,但粗的电压大
2.电阻R1和R2串联后接在电压为U的电路上,R1两端的电压U1与总电压U的关系为( ) A. U1?R1RR2U B.U1?2U C.U1?U R2R1R1?R2
D.U1?R1U R1?R2
3、有两个电阻,R1=4Ω,R2=6Ω,如果把它们串联在电路中,通过它们的电流分别为I1、I2,它们两端的电压分别为U1,U2,则,I1:I2、U1:U2分别为( )
A.1:1,2:3B.2:3,1:1 C.1:1,1:1D.2:3,2:3
4.两个定值电阻,甲标有“16Ω,1.5A”乙标有“22Ω,0.5A”.现把它们串联起来,则该串联电路两端允许加的最高电压( )
A.57V B.41V C.35V D.19V
5. 如图所示,电源两端电压和灯丝电阻均不变。闭合开关S,在滑动变阻器的滑片P由a端滑向b端的过程中,下面说法正确的是
A.电流表示数不变,灯泡变亮 B.电压表示数变大,灯泡变亮
C.电流表示数变大,灯泡变暗 D.电压表示数不变,灯泡变暗
6.如图所示电路电源电压不变,当开关S从闭合到断开时
A.电流表A1和电压表V的示数都不变B.电流表A和电流表A1的示数都变小
C.电流表A和电压表V的示数都不变 D.电流表A1和电流表A的示数都变大
二、填空题:
7.电阻R1=10Ω,R2=5Ω,串联接在6V电源上,通过R2的电流是__________ A。 8.在图所示的电路中,电源电压为3V,开关闭合后,电流表的读数是0.1A,此时R1的电阻是20Ω,则
R
2
的电阻是___________Ω,电压表的读数是__________V。
9.如图所示的电路R
1=10Ω、R2=20Ω,电流表A1的示数为0.6A。则电压表的示数是_____V;电流表A2的示数是________A。
10. 如图所示,当闭合开关时,电流表的示数将 小”),这是因为 。
11.将电阻 R1和R2并联后接在电源两端,已知R1:R2=1:9,则通电后,通过它们的电流之比I1:I2=____,它们两端的电压之比U1:U2=_____,干路中的电流与通过R2的电流之比I:I2=_____。
12.某中学八年级物理兴趣小组按照如图所示电路图连接成电路,进行探究性实验,得到下表中的实验数据:
(1)比较A1和A2的示数,得出串联电路的电流规律是: ;
(2)比较V、V1、V2的示数,得出串联电路的电压规律是:;
(3)比较A1和V1的示数,得出的结论是: ;
(4)根据表中电流表、电压表的数据算出定值电阻R1Ω。
三、计算题:
13.如图,R1=4Ω,R2=6Ω,电源电压6V恒定,当S合上后,求:
(1)电流表的示数;
(2)电压表的示数。
14.在如图所示的电路中,电源电压为6伏且不变,滑动变阻器
R2上标有“50Ω,2A”字样,闭合开关S,移动滑片P到某位置时,电压表、电流表的示数分别为2伏和0.2安,求:
(1)滑动变阻器R2接入电路的电阻;
(2)电阻R1的阻值;
(3)在移动滑片P的过程中,通过电阻R1的最大电流。
15.如电路图所示电源电压为6V且保持不变S闭合后电流表A1、A2、A3的示数分别是0.3A、0.9A、2.1A。试求出电阻R1、R2、R3的电阻值。
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