探究串并联电路电压的规律

探究串并联电路电压的规律

目标认知：

学习目标:

1、探究串、并联电路中电压的规律；

2、训练连接电路和使用电压表的技能。

学习重点：

串联电路中电压规律的探究过程。

学习难点

串联电路中电压的规律的应用

知识要点梳理

知识点一：探究串联电路电压的特点

(1)提出问题：如图所示，串联电路中各部分电路两端电压与总电压有什么关系呢？

(2)猜想与假设：

①串联电路中各部分电路两端的电压相等；

②串联电路中各部分电路两端的电压之和等于总电压。

(3)实验设计：

实验器材：两节干电池，六只小灯泡(其中第二次实验用的两只相同)，1只电压表，一只开关，导线若干。

实验步骤：

①分别把电压表并联在如图所示的电路中A、B两点，B、C两点，A、C两点间测量电压，看看它们之间有什么关系。

②换上另外四只灯泡，再测两次，看看是否还有同样的关系。

三次测量的电路图分别如图所示：

(4)进行实验与记录数据：按上述要求进行实验，实验记录如下表所示。

实验序号 A、B间电压U1/V B、C间电压U2/V A、C间电压U/V

1 1.4 1.6

3

2 1.5 1.5 3

3 1.8 1.2 3

(5)分析与论证：

从实验过程和实验记录中可以看出，两灯泡的规格相同时，U1=U2；当两灯泡的规格不相同时，U1≠U2，但都满足U1+U2=U。

(6)得出结论：串联电路两端的总电压等于各部分电路两端的电压之和，即U=U1+U2。

(7)评估与交流：

回顾以上操作，看看是否存在不妥的地方：读数时是否实事求是?更换灯泡时是否换用了不同规格的?如果这些因素在实验中都作了充分的考虑，实验的结果应该是可靠的，各小组把实验结果写成实验报告，并在班上进行交流和讨论。

要点诠释：实验探究过程中的注意事项

(1)连接实验电路时，开关应断开；电压表应并联在被测电路中；

(2)应从电源正极(或负极)起按电路图将元件逐个连接起来；

(3)连接好电路后，要先用开关试触，观察电压表的指针偏转情况，确认无误后，再闭合开关，观察示数；

(4)读数时，要客观、精确，视线与刻度线垂直，读数完毕，断开开关，切断电源，整理好仪器；

(5)电压表的量程选择得过小，会使指针偏转过大，损坏电表；选择得过大，会使指针偏转过小，测量不准确；一般来说，选择的量程，应使指针偏转到刻度盘的之间。

知识点二：探究并联电路的电压特点：

要点诠释：并联电路中各支路两端的电压相等。

知识拓展：电压与电流的对比：

规律方法指导

1.利用电流表、电压表判断电路故障

(1)．电流表示数正常而电压表无示数：

“电流表示数正常”表明主电路为通路“电压表无示数”表明无电流通过电压表，则故障原因可能是：

①电压表损坏；②电压表接触不良；③与电压表并联的用电器短路。

(2)．电压表有示数而电流表无示数：

“电压表有示数”表明电路中有电流通过，“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表，则故障原因可能是：

①电流表断路；②和电压表并联的用电器开路，此时电流表所在电路中串联了大电阻（电压表内阻）使电流太小，电流表无明显示数。

(3)．电流表电压表均无示数：

“两表均无示数”表明无电流通过两表，除了两表同时断路外，最大的可能是主电路断路，导致无电流

2、几个常见电路元件的特殊处理

我们在分析电路连接情况时，往往是针对用电器而言的，其它元件如开关、电压表、电流表等这些“拦路虎”，对我们分析比较复杂的电路来说负面影响很大，如果既可将有些元件从电路图中拆掉，又能保证那些元件拆掉后不影响用电器的原连接情况的的话，原电路图就可以得到简化，以便揭开“庐山真面目”。为此，我们完全可以依据所拆元件的特性进行简化，其方法是：

①开关：若是开关闭合，就在原开关处画一导线连通，若是开关断开，就将此路完全去掉不要。

②电压表：由于电压表的电阻很大，因此可把连电压表处当成开路，只须把电压表拆掉即可。

③电流表：由于电流表的电阻很小，因此可把连电流表处当成短路，电流表拆下处要用导线连通。 通过上述方法所得的简化图表示出的用电器连接情况即为原电路中用电器连接情况。最好在草稿纸上处理，用铅笔先画出原电路图后，从电源正极开始，逐一依序增删，直到电源负极为止。

经典例题透析

类型一：串联电路电压规律的应用

1、某同学连接的电路如图所示，他所用的电源是四节干电池串联组成的电池组，当他将开关闭合后，电压表的示数为2V，则L1两端的电压为_____；L2两端的电压为_____。

解析：四节电池串联总电压应为4×1.5V=6V；而电压表测量的是L2两端的电压，所以根据串联电路电压的特点，L1两端的电压应为4V。

答案：4V；2V

总结升华：

①干电池电压 1.5V/节；四节串联总电压为6V；

②电压表与哪个用电器并联，就测哪个用电器的电压，无论中间的导线有多长，但在导线跨接的部分不能有其他的用电器或电源，有电流表或开关可以；

③在串联电路中： U=U1+U2+„+Un。

举一反三：

一个灯泡需用4节干电池串联起来供电才能正常工作，则这个灯泡的正常工作电压是______V；若现有一36V的电源，则需要______个这样的灯泡______联，才能正常工作。

解析：四节干电池串联后电压是6V，所有一个灯泡正常工作的电压是6V，如果电源电压是36V，根据串联电路中电压特点： U=U1+U2+„+Un，则： U=nU灯=36V，可得：n=6所以需要6个这样的灯泡串联。

答案：6 6 串

2、（2011 广安)如图所示，在探究串联电路中的电压关系时，小华同学用电压表测出ab、bc、ac两端的电压分别为Uab=2V，Ubc=2V，Uac=4V，在表格中记录数据后，下一步应该做的是( )

A．整理器材，结束实验

B．分析数据，得出结论

C．换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值

D．换用电压表的另一量程，再测出一组电压值

解析：研究串、并联电路的电压和电流规律时为了实验结论具有普遍性，采用相同灯泡和不同灯泡进行多次实验。用电压表测出ab、bc、ac两端的电压分别为Uab=2V，Ubc=2V，Uac=4V，说明两个小灯泡是同一个规格的，接下来的操作是换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值，然后分析数据，这样的结论才具有科学性。

答案：C

3、小明同学按图所示的电路图连接无误后，闭合开关，两只电压表的示数分别如图中所示，关于灯L1两端的电压，下列选项中正确的是（ ）

A.1.0V B.3.5V C.5.0V D.2.5V

解析：电压表V1、V2分别测量电源与L2电压，V1、V2的量程分别为0～15V、0～3V，从而读出电压值分别为7.5V，2.5V，根据串联电路电压的特点，从而得出L1两端的电压为5V。

答案：C

总结升华： ①电压表两个量程 0～15V、0～3V，前者是后者的5倍，分度值也是后者的五倍；

②在串联电路中总电压大于任何一个分电压。

举一反三：

图甲是用电压表测量电压的实验电路图，电压表所用量程不明，电压表V1、V2的指针位置分别如图乙、丙所示，则电压表V1、V2的读数分别为________、________，L2两端的电压为________。

答案：1.6V 4 V 2.4 V

类型二：利用串并联电路特点以及电压表、电流表进行电路设计

4、如图所示的电路里，在圆圈 a、b、c 上连接适当电表，使灯L1 和L2 并联且能发光，那么 a应是________；b是________；c是________。

解析：要实现并联，则须电流同时达到两灯一端，在图中只有c直接连到两灯中间，因此c应为电流表；要使L2正常工作，a应与正极相连；因此a应是电流表，若b为电流表，则电路短路，所以b应为电压表。

答案：电流表；电压表；电流表

总结升华：在分析电路时，可先不看电压表，假设电流由正极流出，中间可以“分叉”可视为并联，如只有一条路可走，则可视为串联。

举一反三： 在上图中，在圆圈a、b、c上连接适当电表，使灯L1和L2串联且能发光，那么a应是______；b是________；c是________。

解析：电流从“+”级流出，穿过两灯泡，必过b回负极，因此b为电流表，而a、c为电压表分别测量总电压、L2电压。

答案：电压表；电流表；电压表

5、（2010，贵州贵阳）请用笔画线代替导线在图中完成电路的连接。要求：

(1)开关同时控制两灯；

(2)两灯串联；

(3)电压表测L1两端的电压。

解析：要求两灯串联，开关同时控制两灯，则需要把开关串联在电路中，电压表测L1两端的电压，则电压表与L1并联，由于电源电压为3 V，所以电压表用0～3 V量程，在接电压表时电流要从正接线柱流入，从负接线柱流出。

答案：如下图

类型三：综合应用与实验探究

6、（2011 南京）在探究电路的电压规律实验时用了下图中的某个电路，已知R1=R2＜R3，电压表V1、V2和V3的读数分别为1.0V、1.5V和2.5V。实验时的电路图应是( )

解析：根据串、并联电路的电压规律和三个电压表示数关系，电压表V1的示数和电压表V2的示数之和等于电压表V3的示数，说明该电路是串联电路；并且V3测量总电压，V1、V2分别测量，两个电阻两端的电压。又因为电压表V1示数小于电压表V2示数，所以电压表V2测量阻值较大的电阻。

总结升华：根据串、并联电路电压规律，判断电路是串联，还是并联；根据电压表示数判断电压表测量那个电阻两端的电压；题目根据串、并联电路电压特点和题干提供的数据进行判断。

答案：B

举一反三：商店门前的小彩灯都是串联的，如果每个小灯泡两端电压是6.3V时都能正常发光，那么需要_____个同样的小灯泡串联在220V的电源上。

解析：每个小彩灯两端的电压为 6.3V，超过这个电压值小灯泡就增大了烧坏的可能性，因此把小灯泡直接接在 220V的电路上是不行的，所以根据串联电路的电压分配关系，可以把多个小彩灯串联起来，彼此起到了分压作用，同时在求小灯泡的个数时只进不舍，否则每个小彩灯的电压有可能超过 6.3V，即，所以应串联35个小灯泡。

答案：35