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串、并联电路的计算(一)
2025-09-30 01:34:31 责编:小OO
文档
一. 内容:串、并联电路的计算(一)

 

二. 重点、难点:

 电学计算题的解题方法。

 

三. 知识点分析:

 串、并联电路的计算是教学的一个难点,也是考试中的难点之一,掌握正确的解题方法是解电学计算及其它类型计算题的关键。本周我们利用不同的例题及例题变式对电学计算进行具体的分析。

 首先,解电学题必须明确电学的相关计算公式,电学的计算公式涉及以下几类:

 (1)串、并联电路电流、电压、电阻的规律:

 

 

 

 

 

 

 以上公式都是电学中常用到的公式,必须识记清楚。

 

【典型例题】

(一)串联电路的计算

  例1. 如图所示,把一个4Ω电阻和一个6Ω电阻串联在一起,接在12V的电源上,求这个电路中的电流及两个电阻两端的电压。

 分析:首先必须画出相应的电路简图(画电路简图的目的在于清楚地表示出电路的连接方式、已知条件、所求条件,将题目中的叙述内容直观地用图表示出来。)

 

 而两电阻两端的电压就可以通过以下两种方法求解:

 方法一:

  方法二:由欧姆定律求解U1(或U2),然后根据串联电路电压规律求解获得另一个电压值。

  答案:解:

 

 

 

 

 

    答:这个电路的电流是1.2A,两电阻两端电压分别为4.8V,7.2V。

 

 变式1:将电阻R1、R2串联起来,接在电压是12V的电源上,测得电路中的电流是1.2A,若R1的电阻是4Ω,则:

 

 

    分析:第一步画出电路简图:

 第二步根据电路简图进行具体的分析:

 方法一:将整个电路分成三部分,即R1、R2和R三部分,分别观察三部分中I、U、R三个物理量的已知及所求情况,根据题意逐一将每部分的未知量求得即可。

 思路:

 

 

 

 方法二:将电路的三个部分看成一个整体,三部分之间存在关系

 

 根据串联电路中I、U、R的关系,依据题意分析即可求得。

    思路:

 

 

 

    答案:

 

 

 

 

 

 

 变式2:将电阻R1、R2串联起来,接到某电源两端,测得电路中电流是1.2A,R2两端电压是7.2V,若R1=4Ω,则R2的电阻多大?电源电压多大?

    答案:

  方法一:

 

 

 

 方法二:

 

 

 

 

 

  例2. 有一个电铃,它的电阻是10Ω,它的额定电压是6V,但是现在手边只有电压为9V的电源,要将电铃接在这个电源中正常工作,需要给它串联一个多大的电阻?

  分析:首先画出电路简图(说明:当实际电压远大于额定电压时,为使用电器能正常工作,应串联一个合适的电阻。)

 然后针对电路简图进行分析,分析方法有多种。

 方法一:从电路的三部分中I与U、R之间的关系入手。

 思路:

 

    方法二:从串联电路的电压、电阻的关系入手。

  思路:

 

 方法三:从串联电路电流相等的规律入手。

 

  方法四:从串联电路的电阻具有分压作用入手。

 

    说明:四种方法各有巧妙之处,每个人都可以根据自己的解题及思维特点进行选择。

    答案:

 方法一:

 

 

 

    方法二:

 

 

 

  方法三:∵串联电路中,I1=I2

 

 

 

 

  方法四:∵串联电路电阻具有分压作用

 

 

 

 

 

 变式1:有一个电铃,它的电阻是10Ω,它的额定电压是6V,但是现在手边只有电压为9V的电源和一个最大阻值为20Ω的滑动变阻器,为使电铃能够正常工作,应当使滑变串联入电路中的阻值多大?

 分析:比较本题和例题,我们可以看到两题其实是同一道题,解题方法也是一样的,但是不同之处是:例题中串联的是定值电阻,而变式1中串联的是滑动变阻器。

 (说明:题中“滑变的最大阻值是20Ω”,这一已知条件只表明滑变的型号,在计算中并无实际意义。)

 答案:

 

    方法一:

 

    方法二:

 

  方法三:

 

 

 

 

 

  方法四:∵串联电路的电阻具有分压作用

 

 

 

 

 

 变式2:有一个电铃,铭牌上标有“6V,3.6W”,但是手边只有电压为9V的电源,要将电铃接到这个电源中正常工作,需要给它串联一个多大的电阻?

 分析:用电器的铭牌是生活中常见到的标识,通过用电器的铭牌我们可以直接或间接地了解到用电器的额定电压、额定功率、额定电流和电阻。在本题中已知的是用电器的铭牌中,我们已知额定电压和额定功率,额定电流、电阻可以求得。

 

 明确以上内容,我们就会发现这道题和例题有着极相似的地方,同样可以运用例题的解题方式进行解题。

  答案:(说明:前四种方法就不再说明了,我们此题再以另一个角度给定学生答案。)

 

 

 

 

 

    提示:

 

  例3. 灯上标有“12V,6W”字样,将灯与一标有“48Ω,1A”字样的滑动变阻器串联在12V电源上,就可以制成一个亮度可调的灯。(假设灯的电阻不变)问:通过灯泡电流的变化范围。

    分析:加入滑动变阻器的电路计算是很多同学感到十分困惑的题目。

 当电路中串联入一个滑动变阻器时,随滑片的移动,电路的电阻及电流等物理量都会随之发生变化。而产生变化的根本原因是滑变的电阻发生变化。

 求解范围类的题目,相当于求解两个值:最大值和最小值。也就是说一个问题应当看成两个题来完成。

 本题中,当电路中的电阻处于最小时,通过灯泡的电流就是最大值;电路中电阻最大时,通过灯泡的电流处于最小。

 因此,当滑片P处于a端时,通过电灯的电流最大,电路等效为:

 当滑片P处于b端时,通过灯的电流最小,电路等效为:

 画出等效电路后,这道题就很容易解出了。

    答案:滑片P处于a端时,通过灯的电流最大,记为Imax

 

 

 滑片P处于b端时,通过灯的电流最小,记为Imin

 

 

    答:通过灯泡的电流变化范围是0.17A—0.5A。

 

 变式1:(题干同例题)问灯泡及滑变两端电压变化范围多大?

 分析:这道题一定要注意,当灯泡两端电压最大时,滑变两端电压应当是最小的。

  答案:

 

 

 

 

 

 ∵串联电路的电阻具有分压作用

 

 

 

 

 

 答:灯泡两端电压变化范围是4V~12V,滑变两端电压变化范围0V~8V。

 

 变式2:(题干同例题)问:灯泡的功率变化范围是多大?

 答案:滑片P处于a端时,灯泡的功率最大

 

 

 滑片P处于b端时,灯泡的功率最小

 

 

 

 答:灯泡的功率变化范围是0.67W~6W之间。

 

【模拟试题】(答题时间:15分钟)

  1. 如图所示,R'为0~20Ω的变阻器,L为“6V,3W”的灯泡,已知电源电压为9V,当滑动变阻器的滑片滑到某点时,灯L恰好正常发光,求:

 (1)通过灯泡的电流和灯泡的电阻?

 (2)此时变阻器连入电路的电阻值和消耗的功率。

 (3)当滑动变阻器滑片滑到阻值最大处时,灯消耗的实际功率是多少?

  2. 如图所示,小宇做了一个亮度可调的迷你台灯,可知小灯泡的铭牌是“6V,3.6W”,电池电压是9V,变阻器的变阻范围是0~20Ω,灯的发光效率为30%。变阻器调至阻值多大时,小灯泡的实际功率为2.5W?此时,灯泡的发光功率为多大?

 

【试题答案】

  1. (1)0.5A,12Ω

 (2)6Ω,1.5W

 (3)0.95W

  2. 8Ω;0.75W

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