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并联电路的计算专题

06/26

《并联电路的计算》专题

合肥第68中 张金宽老师

串并联电路的计算是电学部分的重点,对学习的要求很高,不但要求能正确运用欧姆定律和串、并联的基本特点进行计算,还要能正确识别电路图中各个元件的连接情况。

例1 在图5—1所示的电路中,电阻R 1的阻值为40Ω,电阻R 2的阻值是20Ω。闭合电键K ,电流表的示数为0.2A 。求:

(1)电阻R 1两端的电压; (2)通过电阻R 1的电流;

分析:本题是并联电路的计算。解题时,最好将已知条件和所求 的问题注在电路图上,这有助于看清各物理量的对应关系,减少

“张冠李戴”的错误。在分析和计算并联电路的有关物理量时,

I 1R 2

=

另外,并联电路中电流分配规律:I 2R 1的合理应用,也可以简化分析或计算过程。

解:U =I 2R 2=0.2A ×20Ω=4V

U 4V R 220Ω==0. 1A ⋅I 2=⋅0. 2A =0. 1A

40ΩI1=R 140Ω ( I1也可以用分流规律求解:I 1=R 1)

I =I 1+I 2=0.1A +0.2A =0.3A

例2,如图5-2(a)所示,闭合电键后,两个电表指针均有偏转,已知电路连接正确,电源电压为6伏,R1为4

分析与解:本题的关键是先确定a 、b 两表的性质。

设想两表都是电压表,那将导致R 2断路,不能正常工作;两表都是电流表呢?又将导致电源短路,也不行;若a 是电流表,b 是电压表,这样会使R 2断路,也不对,那么,只有a 表是电压表,b 表是电流表,才能使电路正常工作。

下一步是确定R 1和R 2的连接关系。为了简化电路,可将电流表和电压表先“去掉”。

去表的原理是:电流表的内阻很小,串联在电路中不改变电路的电阻,就好像串联了一根导线一样;电压表的内阻很大,并联在电路中不改变电路的总电阻,可以视为断路。

去表的方法是:将电压表a 直接去掉,将电流表b 去掉后代之以导线,详见图(b)。从图中可以清楚地看出,R 1和R 2是并联在电路中。

最后,将去掉的电流表和电压表重新装上,画出等效的电路图。所谓等效电路图是指把不规范的电路画成规范的电路图,或是把一个复杂纷乱的电路图改画成简单明了的电路图,而这些改画成的电路不改变原来电路中各个电阻之间的关系。这种电路就叫做等效电路。请看图(c)。

至此,电路中各元件的连接情况已搞清楚,从图(c)中可以看出电压表与电源并联,它的读数就是电源电压即:u=6伏;而电流表串联在R 2支路中,它的读数应为I 2,根据欧姆定律:

u 6V

I 2=R 2=6Ω=1A。

所以本题的正确答案是:a 表的示数为6伏,b 表的示数是1A 。

有时,我们还遇到由电键断开或闭合形成的动态电路,这时,要特别注意电路变化时电流表及电压表示

u

数的对应性,即欧姆定律I=R 中三个物理量要对应于同一状态。

例3:如图5-3(b)所示,已知R 2=2RI。当K 1、K 2都闭合时,电流表、电压表的读数分别是0.5A 和6伏,当K 1闭合,K 2断开后,电流表和电压表的读数变为多少?

分析和解:当电键K 1、K 2闭合时,R 2

被局部短路,(b)可等效为(a),从(a)中可以看出,电压表的读数即

u 6V ==12ΩI 10. 5A 电源电压,u=6伏,根据欧姆定律:

R1=

当K 1闭合,K 2断开后,(b)又可以等效为(c),此时电压表并接在R1两端,它的读数为u 1,R 1和R 2串联,

电流表的读数是总电流I 。

根据题意,R2=2R1=2×12Ω=24Ω,

u 6V

==0. 17A

R 1+R 212Ω+24Ω由欧姆定律:I=

同理可得:u 1=IR 1=0.17A×12Ω=2V

所以本题的正确答案是:当K1闭合,K2断开后,电流表的读数是0.17A ,电压表的 读数是2V 。

例4 某同学按图5—4所示电路作实验,他记录的三只电表示数分别为1.5、2.5、3,

但是不慎漏记了单位。已知电阻R2=2Ω。经分析确定:电源电压是 伏,电阻R2的阻值为 Ω。

分析:本题给出的电路图5—4,与图5使我们不易看清各电阻的连接关系。因此先要正确识别电路。先将电路化简,常用简化电路的方法是把电流表作短路处理,电压表作断路处理后“去掉”,如图5—5所示。可见电阻R1、R2是并联的,然后,为了明确电路中各电表的功能,还需将 “去掉”的电表放回到原先的位置上,如图5—6所示。此时很容易看出:电流表A1的读数应是I1,A2的示数为总电流I ,电压表测的是电源电压。再运用欧姆定律和有关并联的一些规律,即可得出结论。

解:

电流表A 1的读数I 2有3种选择:1.5A 、2.5A 和3A 。

(1)I 2=3A 时,电流表A2的读数I 只能是2.5A 或1.5A, 则有I3V,这也不可能; (3)I 2=1.5A 是唯一的可能。

根据欧姆定律,U =I 2R 2=1.5A ×2Ω=3V, 即电压表的读数是3V 。 而电流表A 2的读数是:I =2.5A,

U 3

V ==3

Ω

根据并联电路中电流的关系:I 1=I-I 2=2.5A-1.5A =1A ∴ R1=I 1 本题的解是:电源电压是3伏,电阻R 2的阻值为3Ω。

例5 在图5—7所示的电路中,电源的电压不变,电阻R1和 R2是 联连接,在a 、b 、c 、d 、e 五个电表中,读数一定相 等的电表是 。(选填字母)

分析:此题的关键是确定a 、b 、c 、d 、e 的电表类型。按照先易后 难的思路,首先可判定:c 表和b 表是电压表,因为它们分别与电 源和电阻R1并联。若换成电流表,将导致电路或电阻R1的短路。 然后从电流的路径判断:d 表与电源串联,它不可能是电压表,否则

电路将被断路。同理,a 表和e 表因为与R1、R2串联,也都应该是

电流表。至此,弄清了全部电表的类型,再运用“去表法”简化电路,

就能确定R1和R2是并联在电路中。根据并联电路电压相等特点得出:两只电压表c 和b 的读数一定相等。

本题的解是:电阻R1和R2

练习题

1、如图5—8所示,电阻R 1的阻值为15Ω电阻R 1的电流为0.2A 。求:

(1)电压表的示数 (2)电流表的示数 2、如图5—9所示的电路中,电源的电压保持不变。灯L 标有“6V 3W”字样。当电键K 闭合时,灯L 正常发光。电流表的示数为0.6A 。求: (1)通过L 的电流 (2)电阻R 2的阻值 3、在图5—10所示的电路中,电源的电压不变,且定值电阻 R1与滑动变阻器R2的连接正确。a 、b 是两个电表,当电键 K 闭合后,将滑片P 向右移动时,下列说法中正确的是( ) A 、a 、b 两表的示数均不变 B 、a 、b 两表的示数均变小

C 、a 表示数不变,b 表示数变小 D 、a 表示数变小,b 表示数不变

4、在图5—11所示的电路中,把滑动变阻器的滑片从 变阻器的中点向b 端移动时,电路中的电压表和电流 表的示数变化的情况为 ( ) A 、电压表的读数变小,电流表的读数变小 B 、电压表的读数变小,电流表的读数变大

C 、电压表的读数不变,电流表的读数变小 D 、电压表的读数变大,电流表的读数不变

5、电源电压不变,当电键闭合后,灯L1和L2均正常发光,如图5—12所示。一段时间过后,其中一盏灯突然熄灭,而电压表和电流表示数的比值不变。

出现这一现象的可能原因是 ( ) A 、灯L1断路 B 、灯L1短路 C 、灯L2断路 D 、灯L2短路 6、如图5—13所示,电源的电压不变。闭合电键后,两灯均正常发光。过一会儿,发现其中一灯熄灭。则下列判断正确的是( )

A 、电流表的读数变大,另一盏灯变亮 B 、电流表的读数变小,另一盏灯亮度不变 C 、电流表的读数变小,电压表的读数变小 D 、电流表的读数不变,电压表的读数不变

7、在图5—14所示的电路中,电源电压不变。当电键K 闭合时,电压表的示数将 ,

电流表A1的示数将 ,电流表A2的示数将 。(填“变大”“变小”或“不变”)

8、如图5—15所示,电源电压6V 。若电阻 R1和电阻R2的阻值分别为5Ω和10Ω。当 电键K 闭合后,则电表a 的示数为 ,

电表b 的示数为 ,电表c 的示数为 。

9、如图5—16所示,电阻R1的阻值为60Ω,滑动变阻器上标有“2A 50Ω”字样。试问:

(1)当电键K1闭合,K2断开时,电流表A3的示数为0.2A ,那么,电压表V1的示数为多少?

(2)当电键K1、K2都闭合后,滑片P 移到某一位置时,电流表A3的示数为1.4A ,则滑动变阻器连入电路部分的电阻为多少?

(3)当电键K1、K2都闭合时,电阻R1消耗的电功率为多少?

10、如图5—17所示,电源电压为12V 不变。电流表A1和电流表

A2的量程分别为0.6和3A 。滑动变阻器上标有“50Ω 2A”字样。电键闭合后,将滑动变阻器的滑片移至如图所示位置时,电流表A1和电流表A2的示数分别为0.5A 和0.8A 。问:

(1)此时滑动变阻器连入电路中的电阻是多少?

(2)为了不超过电流表A1和电流表A2的量程,并且各元件能正常工作,

滑片连入电路中的电阻最小为多少?

(3)在滑动变阻器的滑片P 移动过程中,滑动变阻器消耗的最小功率为多少?

附:参考答案

1、3V , 0.3A , 0.6W 2、0.5A 60Ω 6J 3、A 4、C 5、C 6、B 7、变大 ,不变 ,变大 8、6V ,0.6A ,1.8A 9、12V ,10Ω ,2.4W 10、40Ω ,6Ω ,2.88W


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