物理:2.4《串联电路和并联电路》学案(新人教选修3-1)
物理:2.4《串联电路和并联电路》学案(新人教选修3-1)第3页

  K开启:相当于R3、R4串联后再和R1、R2并联,故:;

  R/AB=2R/5,所以RAB∶R/AB=5∶6

  

  拓展:由于R1、R2、R3、R4四个电阻间的串、并联关系不明显,因此要对原来的电路图进行简化,例题解析给出的解法是采用电流分支简化法,另外还可以采用等势点排列法:假定电流从A流入,从B流出,则A点电势最高,B点电势最低,且B、C两点等势;若K闭合,由B、C、D三点是等势点,则R4被短路;相当于R1、R2、R3并联。若K开启,相当于R3、R4串联后再和R1、R2并联,这样就容易求解。

  简化电路时,若能将电流分支法和等势点排列法结合使用,效果更好。

  

  例3:如图12-4-5所示,M、N两点间电压为18V,R1=6Ω,R2=3Ω,C1=6μF,C2=3μF;当电键K断开时,A、B两点间的电压UAB为_______伏,当K闭合时,电容器C1的电量变化了_______库。

  

  解析:直流电不能通过C1、C2,所以当电键K开启时,全电路无电流,B、C等势,A、D等势,UAB=UCD=18V,此时电容C1的带电量Q1=C1UAC=C1UDC=6×10-6×18=1.08×10‑4(库)。当电键K闭合时,电路R1、R2导通,相当于R1、R2串联,C1、C2分别和R­1、R2并联,所以C1电压等于R1上两端电压,U/BC=R1U/(R1+R2)=6×18/(6+3)=12(伏)

  电容器C1带电量Q/1=C1U/AB=6×10-6×12=0.72×10-4(库)

  电容器C1上电量变化:ΔQ=Q/1-Q1=0.72×10-4-1.08×10‑4=-0.36×10-4(库)

  负号表示电量减小。

  

  拓展:求解电路中电容器的带电量关键在于求出电容两端的电压。

  

  例4:一个分压电阻为R1串联到电压表上,使电压表的量程扩大为原来的n倍,另一个分压电阻R­2串联到同一电压表上,量程扩大到原来的m倍,如果把这两个电阻并联之后再串联到电压表上,此时电压表的量程扩大了几倍?

  

  解析:设原电压表的内阻为RV,原来的量程为U,满偏电流为I,则有:

  U=IRV

  串联上分压电阻R1时,有:I(R1+RV)=nU

  串联上分压电阻R2时,有:I(R2+RV)=mU

  R1、R2并联后再串联到电压表上时,有:I[R1R2/(R1+R2)+RV]=kU

  把I=U/RV代入得:R1=(n-1)RV,R2=(m-1)RV,R1R2/(R1+R2)=(k-1)RV

  由以上方程可解得:k=(mn-1)/(m+n-2)

  

拓展:本题主要考查电压表的改装,涉及的知识点是串联电阻的分压原理。解题过程中要弄清楚电压表量程的扩大与串联电阻之间的内在联系。