问题60. 串联电路中的电阻有什么特点? ◇学生提问
电阻R1、R2串联在电路中。已知R1=10Ω、R2=5Ω,电源电压为9V,则( ) A.电阻R1中的电流为0.6A B.电阻R2的两端的电压为6V C.电阻R2中的电功流为0.3A D.以上说法都不正确
老师,要计算电路中的电流,根据欧姆定律,要么得知道串联电路的总电阻,要么得知道各部分的电压,串联电路中的电阻有什么规律和特点呢?
◇问题探究
实验探究串联电路电阻的关系(重要性:★★★★)
老师:好的,咱们就通过一道实验题来探究串联电路的电阻关系吧。你看下面这道题目:
在学习“串联电阻得总电阻与各串联电阻之间关系”的时候,小强和小刚利用滑动变阻器(铭牌上标有50Ω 1A)、两个定值电阻(5Ω和10Ω)、电压表、电源等器材对此进行了探究。他们设计了如图甲所示的电路图。
(1)根据电路图,请你在图乙中用笔画线代替导线将没有连接完的实物电路连接好(导线不允许交叉且电流表的量程选取要适当)。
(2)请你根据电路图分析:在闭合开关前,滑动变阻器的滑片应移到 (填“A”或“B”)端。
(3)下表是小强和小刚在这次实验中所记录的数据。请你根据他们三次测量的数据进行分析,可以得出的结论是:___________________________________。
学生:(1)老师,我认为电流表选用“0~0.6A”即可,滑动变阻器已经使用了上面的一个接线柱,那再使用下面的一个串联,所以电路连接如图所示。
(2)从电路图中可以看出,滑动变阻器接入电路的是右半段“BP”,所以闭合开关前把它调到最大,应将滑片移到A端。
(3)根据数据可以算出串联电路的总电阻:
第1次,R?U11.5V?=15? I10.1AU22.4V?=15? I20.16AU313V?=15? I30.2A第2次,R?第1次,R?每一次测出的总电阻R?R1?R2
所以我认为串联电路的总电阻等于各部分串联之和。
老师:学生真聪明!刚才你通过实验数据归纳出了串联电路电阻的特点,其实用你学过的串联电路电流、电压的规律和欧姆定律也能够推导出串联电路的电阻关系,不信你试试?
理论推导串联电路电阻的关系(重要性:★★★★) 学生:哦,我试试吧。 串联电路中的电压关系是U根据欧姆定律可知,U那
?U1?U2
?IR;U1?I1R1;U2?I2R2
IR?I1R1?I2R2
I?I1?I2
由于串联电路中电流处处相等
所以上式中的电流约掉,得出R?R1?R2
果然跟实验方法得到的得出的电阻关系是一样的呢! 老师:嗯,非常正确!那你能解答上面的题目了吗? 学生:串联电路的总电阻R电路中的电流
?R1?R2?10??5??15?
I?U9V?=0.6A R15?U2?IR2=0.6A?5?=3V
电阻R2的两端的电压 那答案应选择A ◇学生笔记
串联电路中的电阻规律是:串联电路的总电阻等于各部分电阻之和。 表达式为:R?R1?R2
所以串联电路中总电阻比任何一个分电阻都大。 ◇要点训练
1.在探究“串联电路的总电阻与各串联电阻之和的关系”实验中,提供的器材有:定值电阻R1、R2和
R3(阻值分别为2Ω、3Ω和6Ω)。电源(电压恒定但准确值未知)、电流表和电压表各一只、开关和导
线若干。按要求完成以下内容:
(1)如图所示是根据实验目的选择器材后连接的部分电路,在图中用笔画线代替导线把电压表接入电路中。
(2)实验中还要用到R3,使用R3的具体操作是:_______ (3)在题中所给的器材中,将电压表换成电阻箱(符号为)也能完成此实验,在虚线框中画出一个能反映实验原理的电路图。
答案:(1)电路连接如图所示;(2)用R2与R3串联拉入电路(用R1与R3串联拉入电路);(3)电路图如图所示。
2.电阻R1=4?,R2=6?,它们串联总电阻为_________?。 答案:10Ω 解析:R?R1?R2?4??6??10?
动变阻器的滑片P从一6V,则R2的阻值为__
3.如图所示,电压U恒定为8V,R1=12Ω。滑端滑到另一端的过程中,电压表的示数从3V变到Ω,滑动变阻器的最大阻值为__Ω。
答案:4 16
解析:(1)根据串联分压与电阻成正比的规律可知,当滑动变阻器R3=0时,R1两端的电压最高,U1
=6V,此时R1与R2串联,U2=2V;
U1R1?U2R2,所以
6V12??,R=4Ω 2VR22
(2)当R3最大时,R1两端的电压最低,U1=3V,此时R1、R2 和R3串联;
I?U13VU8V?=0.25A,电路总电阻R???32?, R112?I0.25A?R?R1?R2?32??12??4??16?
所以R34. 额定电压为6V的用电器与4?的电阻串联后,接入电源,它正常工作,此时电路电流为0.5A,则用电器的电阻为__________?,电源电压为_________V。
答案:12 8 解析:用电器的电阻R1定值电阻两端的电压U2电源电压 或U?U16V??12? I0.5A?IR2?0.5A?4??2V
U?U1?U2?6V?2V=8V
?IR?I(R1?R2)?0.5A(12??4?)?8V
保持不变。闭合开关S,将滑动是( ) 不变 不变
5.如图所示的电路中,电源两端的电压变阻器的滑片P向右移动,下列说法正确的
A.电压表V1与电压表V2的示数之和保持B.电压表V2与电流表A的示数之比保持
C.电流表A的示数变小,电压表V1的示数变大 D.电流表A的示数变小,电压表V2的示数变大 答案:D
解析:从电路图可以看出,定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电压表V1与电压表V2分别测量总电压U与R2两端的电压U2;
将滑动变阻器的滑片P向右移动,R2变大,不影响电源电压U,所以电压表V1的示数不变; 根据串联分压与电阻成正比的规律
U1R1?U2R2可知,R2变大,R2两端的电压U2变大,即电压表V2的示
数变大;
根据欧姆定律I?UR可知,R2变大,电路总电阻变大,所以电流变小,即电流表A的示数变小。