内容正文:
专题11 电路计算——串联电路基本计算
一、计算串联电路的基础知识
1.欧姆定律
(1)内容:通过导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
(2)表达式:
注意:
①I与R、U属于同一段电路物理量(例如,三个量或为同一个导体或某一支路或同时为干路等),分析计算时要做到一一对应。
②单位统一使用国际单位。
2. 串联电路的特点
电 路
电 流
I = I1= I2
电 压
U=U1+U2
电 阻
R总=R1+R2
串联的电阻越多,总电阻越大
分压规律
U1/U2=R1/R2
(串联电路,电阻两端的电压与电阻成正比)
3. 电流表、电压表的量程与分度值
(1)电流表的两个量程与分度值:
① 0~0.6安,分度值为0.02安; ②0~3安;分度值为0.1安。
(2)电压表的两个量程:
①0~3伏,分度值为0.1伏; ②0~15伏;分度值为0.5伏。
会正确判断所用量程且读出数值。
4. 滑动变阻器
(1)滑动变阻器的使用:如图知道左右移动变阻器的滑片时,接入电路阻值的变化情况。
(2)知道滑动变阻器铭牌上标有电流值与电阻值的意义。例如某一滑动变阻器标有“100Ω 2A”,说明该滑动变阻器的最大电阻100欧,可以在0~100欧之间连续改变;“2A”表示允许通过的最大电流为2安。
二、常见题目类型
1. 基础计算
运用欧姆定律和串联电路的特点计算电路中的电流、电压、电阻;计算电流、电压、电阻的变化量等问题。
2. 电表满量程(或偏转角度相同)类型题。
例如,在图示电路中,移动滑动变阻器的滑片,使两个电表满量程,计算电路中的有关物理量。
R1
R2
S
V
A
3. 电阻替换类型题。
例如,在图示电路中,用一个电阻R0替换R1或R2,计算电路中的有关物理量。
4. 判断电表接入电路的位置并进行有关计算。
三、例题分析
【例题1】(2023崇明一模)在图所示的电路中,电源电压为24伏保持不变,电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“50Ω 1.5A”字样。闭合电键S后,电流表A的示数为1安。试求:
(1)求电阻R1两端的电压U₁;
(2)求此时滑动变阻器R2的阻值;
(3)在电路安全工作的情况下,移动变阻器R2的滑片,请你通过计算求出电流表示数的最大变化量ΔI最大。
【例题2】(2023长年一模)在图所示的电路中,电源电压为15伏。电阻R1的阻值为10欧,滑动变阻器R2上标有“50欧1安”字样。闭合开关S,移动滑片P至某位置时,电压表示数为5伏。求:
P
S
V
R1
R2
A
图10
① 通过电阻R1的电流I1;
② 滑动变阻器接入电路的阻值R1。
③ 现将滑动变阻器R1的滑片P移至另一位置,然后将电压表V从电阻R1两端并联到滑动变阻器R2两端,发现电压表改接位置前、后示数变化了3伏,求滑动变阻器R2可能的阻值。
【例题3】(2023松江一模)如图10(a)所示的电路中,电源电压为18伏且保持不变。电阻R1的阻值为5欧,滑动变阻器R2上标有“2A”字样。闭合开关S后,电压表的示数为8伏,电压表盘如图10(b)所示。求:
1 通过电阻R1的电流I1。
2 滑动变阻器接入电路的阻值R2。
3 移动滑动变阻器的滑片P,在保证电路安全工作的情况下,电压表示数最小值与最大值之比为3:10。求滑动变阻器R2的最大阻值。
R1
P
R2
图10
S
V
(a) (b)
四、综合训练
1.(2023青浦一模)如图9所示电路中,电源电压保持不变,R2的阻值为15欧。闭合开关S时,电压表的示数为9伏。
图9
R1
R2
A
V
S
① 求通过R2的电流I2。
② 用电阻R0替换电阻R2后,闭合开关S,发现电压表示数为6伏,电流表示数与未替换前比增大了0.1安。求R1的阻值。
2.(2023嘉定一模)在图11(a)所示的电路中,电阻R1的阻值为5欧,滑动变阻器R2上标有“10Ω 2Α”字样。闭合开关S后,移动滑片P至变阻器R2的中点(即R2接入电路的阻值为5欧),电压表示数如图11(b)所示。
(b)
(a)
图11
R1
S
P
R2
V
① 求通过滑动变阻器R2的电流I2和电源电压U。
② 若用一个新的电源替换原来的电源,在保证电路安全的情况下,求电源电压的最大值U最大。
3. (2023金山一模)如图所示的电路中,滑动变阻器R2上标有“50欧”字样,闭合开关S。
R1
R2
S
V
图12
A
1 若电源电压为10伏,电压表示数为8伏,电阻R2的阻值为20欧,求:电流表的示数和电阻R1的阻值。
2 若电源电压和