内容正文:
第4节
欧姆定律在串、并联电路中的应用
学习目标
1.能运用欧姆定律解决简单的串、并联电路问题。
2.通过计算,学会解答电学计算题的一般方法。
3.会用串联电路和并联电路中电流、电压随电阻变化的规律分析电路。
(?)问题
欧姆定律是电学的基本定律之一,应用非常广泛。
实际电路虽然比较复杂,但是往往可以简化为串联电
路、并联电路或它们的组合。我们如何运用欧姆定律解
决串联和并联电路中的问题呢?
例题1
为开展科技活动,某同学设计了一个用开关S2控制电阻为R,的电阻器
两端电压的工作电路,如图17.4-1所示,电源电压为18V。已知通过电阻
为R,的电阻器的电流与其两端电压的关系如图17.4-2所示。
0.9
18/V
图17.4-1例题1的电路图
图17.4-21-U图像
(1)电阻R1是多少?
(2)闭合开关S1,要使开关S2断开时电阻为R,的电阻器两端的电压
变为16V,另一个电阻器的电阻R,应为多少?
解(1)从图17.4-2可知,电阻为R1的电阻器两端的电压U为
18V时,通过它的电流'为0.9A。由欧姆定律可得
U'18V
R1=T-0.9A
=202
第十七章
欧姆定律
105
(2)S2断开后,电阻为R,的电阻器两端的电压U为16V。根据欧姆
定律,此时通过电阻为R,的电阻器的电流
U116V
1=R120
=0.8A
由于S,断开时电阻为R,的电阻器和电阻为R,的电阻器是串联的,因此
它们两端的电压之和等于电源电压U。此时电阻为R的电阻器两端的电压
U,=U-U=18V-16V=2V
因为串联电路中各处的电流相等,所以此时通过电阻为R2的电阻
器的电流
I2=I1=0.8A
由欧姆定律可得
U2 2V
R,2120.8A
=2.52
例题2
如图17.4-3所示,一个电阻器的电阻R,为
102,开关S闭合、S2断开时,电流表的示数为
1.2A,再把S2闭合后,电流表的示数变为1.5A。
R
(1)开关S,闭合、S2断开时,电阻为R的电
S
阻器两端的电压是多少?
图17.4-3
例题2的电路图
(2)另一个电阻器的电阻R2是多少?
解(1)开关S,闭合、S2断开时,电流表的示数等于通过电阻为R
的电阻器的电流I1。由欧姆定律可得此时电阻为R,的电阻器两端的电压
U1=L1R1=1.2A×102=12V
(2)由于两个电阻器是并联的,它们两端的电压相等,即U,=U,=12V,
且电流表的示数等于通过两个支路的电流之和L,因此S2闭合后通过电阻
为R2的电阻器的电流
I2=I-I1=1.5A-1.2A=0.3A
106
教材笔记物理九年级RJ
由欧姆定律可得
U212V
R,=1,0.3A
402
欧姆定律公式中的电压、电流、电阻是对同一个研
究对象而言的,因此在应用欧姆定律解决问题的时候,
必须明确:公式中的三个量是不是这个研究对象的?而
串、并联电路中的电流关系、电压关系,描述的是不同
研究对象之间的相互联系。
知识拓展
串联电路的总电阻
在解决串、并联电路的问题时,我们可以先选择某等于各分电阻之和,即
个导体为研究对象,用欧姆定律求解通过它的电流或它R=R+R2+R,++R。
并联电路总电阻的
两端的电压,再通过该导体与其他导体的串、并联关系
倒数等于各个分电祖的
求得题目的答案。我们也可以先通过两个导体的串、并
倒数之和,即
11
联关系求得通过某一个导体的电流或它两端的电压,再
以该导体为研究对象,用欧姆定律求解题目的答案。
R
R
练习与应用
1.把电阻分别为5D、15D的两个电阻器和一个电流表串联起来,接在电源上。
电流表的示数是0.3A,电源的电压是多少?
提示:U=IR,+IR2=0.3A×5D2+0.3A×152=6V。
2.把电阻分别为R,与R2的两个电阻器并联后接入电路,两端所加的电压为24V。
如果R,为80,通过电阻为R2的电阻器的电流为0.2A,电路中的总电流是多
少?电阻R2是多少?
蓝1=4,=是=03A402A=05A见02N
0_24V
1202。
3.有一个电阻是40Ω的电阻器,允许通过的最大电流是
0.2A。若将它接在20V的电源上,它能正常工作吗?为
使它正常工作,应串联一个电阻是多大的电阻器?
R
R
=0_20V=0.5A>0.2A,不能正常工作。
提东1FR,400
需帝联电组器的电阻R=20Y400=600。
S
0.2A
图17.4-4
4.如何用一个电压表和一个已知电阻的电阻器来测量某个电阻器的电阻?某同学设计
了如图17.4-4所示的电路。实验时,已知R1为402。闭合开关S、断开S1时电压
表的示数是2.0V,闭合S1时电压表的示数是2.8V。整个实验过程中,电源的电压
不变,求待测电阻器的电阻R2。
提示U2=U-U1=0.8V,I=
12.0
U20.8V
=0.05A,R2=70.05A
=162。
R,402
第十七章欧姆定律
107
复习与提高
1.如图17-1所示,A、B是两位同学做实验时根据实验
◆IIA
数据画出的-U图像。他们所用的电阻器的电阻分
0.25
别是多少?5.22;102。
0.20
2.某同学用图17-2甲所示的器材探究电阻一定时电流0.15
与电压的关系,根据实验数据在坐标系中描出的,点
0.10
如图17-2乙所示。
0.05
(1)请用笔画线表示导线,把图17-2甲的实物电路
连接完整。(1)见图17-2甲。
00.51.01.52.02.5U/W
图17-1
(2)请你帮助他在图17-2乙中画出1-U图像,在
作图时应注意什么?(2)见图17-2乙,注意:在连线时使直线通过尽可能
多的点,对于不能通过的点,应使它们均匀分布在直线的两侧。
0.6
10
0.4
0.2
0.6
3 U/V
甲
乙
图17-2
3.甲同学和乙同学做“探究电压一定时电流与电阻的关系”的实验时,记录的实验数据
如下所示。
甲同学的实验记录
序号
1
2
3
4
5
电阻R/D
5
10
15
20
25
电流I/A
0.50
0.24
0.16
0.12
0.10
乙同学的实验记录
序号
1
2
3
x
5
电阻R/2
5
10
15
20
25
电流I/A
0.40
0.20
0.14
0.10
0.08
甲同学和乙同学在实验时,定值电阻两端的电压分别是多少?说说你判断的依据。
2.4V;2V。判断依据略。
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教材笔记物理九年级RJ
4.图17-3甲所示的是一种家用天然气泄漏
报警器
检测仪,其内部简化电路图如图17-3乙
所示,工作电压为4.5V,定值电阻的电阻
R为1002,天然气气敏电阻的电阻是R。
当报警器两端的电压达到3V时报警,此时
R。是多少?2002。
5.将一个定值电阻接到电压为6V的电源上,
甲
通过定值电阻的电流是0.4A,定值电阻
图17-3
的电阻是多少?若把一个电阻为50Ω的
定值电阻换接到这个电源上,通过它的电流是多少?15D。0.12A。
6.
已知通过一个电阻为2422的灯泡的电流是0.91A。如果在灯泡两端再并联一个电
阻为1652的电烙铁,那么并联电路的总电流变为多大?2.24A。
7.如图17-4所示,某同学用滑动变阻
器改变小灯泡的亮度。已知所用电源
是两节新的干电池,小灯泡正常发光
时两端的电压为2.5V,通过的电流
为0.3A,此时滑动变阻器接入电路
中的电阻是多少?为防止小灯泡被烧
毁,移动滑片时应注意观察什么?
167;略。
8.图17-5所示的是一种能在家中使用的接
线板,其指示灯为一个发光二极管。发
光二极管正常工作时两端的电压为2V,
图17-4
通过的电流为10mA。为了使指示灯正
常工作,需要串联一个电阻器,这个电阻器的电阻应为多大?
218002.
9.请应用欧姆定律和串、并联电路的电流、电压规律,推导下面
的结论。
(1)在由两个导体组成的串联电路中,导体两端的电压与
图17-5
它们的电阻成正比。
(2)在由两个导体组成的并联电路中,通过导体的电流与它们的电阻成反比。
民①。,1,=2,又1=,国此
U R
U2R2°
I R2
(2)U,=11R1,U2=12R2,又U1=U2,因此=
I2R1
10.电流表的电阻非常小,它是跟被测对象串联的;电压表的电阻非常大,它是跟被测
对象并联的。请用欧姆定律说明:如果电流表跟用电器并联,电压表跟用电器串联,
将会产生什么后果?
电宝表的电租很小当电流表来用电多并联时,油欧修定律女,通过电通
表的电流会很大,造成电路短路,可能会烧坏电流表或电源;电压表的电阻很
电压衣眼用电器中联时,由欧姆定律收扣,通过电压表和用
流很小,用电器不能正常工作。
第十七章
欧姆定律
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