救救我的电学!你和「串联」心连心,它却和你玩脑筋!

文摘   2024-11-12 17:04   上海  

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在上海初中界,

一直流传着一个神秘的“英雄传说”

TA武功盖世,所向披靡,

但凡TA所到之处,

初中er们都会不寒而栗。

TA,便是——

电路题。

本期,

中招君为大家带来串联电路“武功秘籍”

先来搞定基础串联题吧!

知识梳理


1

串联电路的电流、电压、电阻关系

2

串联电路基本特点

若串联电路中某一电阻发生变化,例如改变滑动变阻器的滑片位置,总电阻会随滑动变阻器阻值的增大而增大,随之减小而减小。 

3

电流表和电压表的作用

电流表的电阻非常小,在电路中相当于一根导线,可视为短路;电压表的电阻非常大,在电路中相当于断路

4

串联电路分析的基本步骤

①弄清楚电路的连接情况和电流表、电压表在电路中的作用;

②厘清滑动变阻器阻值变化情况;

③找到题目中关于电流与电压值的限定条件

④利用欧姆定律串联电路中电流不变与分压特点进行求解;

⑤检验电流与电压是否都满足题目已知的限定值。

例1

电源电压为12V,R1为一个10Ω的定值电阻,R2为一个滑动变阻器,其铭牌标有“20Ω、2A”字样。求:

(1)当滑片在右端时,电流表示数。

(2)当滑片在左端时,电流表示数。

(3)在滑片移动的过程中电流表示数变化范围。

(1)当滑片置于最右时,滑动变阻器接入电路的阻值为20Ω,根据欧姆定律我们可以得到Imin= U/Rmax = 12V/30Ω =0.4A。 


(2)当滑片置于最左时,滑动变阻器接入电路的阻值为0Ω,即此时电流有最大值:Imax= U/Rmin = 12V/10Ω =1.2A


(3)在基于(1)(2)两问的情况下,第(3)问也就迎刃而解了。电流表示数范围在0.4-1.2A






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例2

电源电压为12V,R1为一个10Ω的定值电阻,R2为一个滑动变阻器,其铭牌标有“20Ω、2A”字样。求:

(1)电压表示数的变化范围。

(2)若在滑动变阻器两端再并联一个电压表V2,移动滑片,求V2示数的变化范围。

(1)在例1求得电流表示数范围之后,我们不难由欧姆定律U=I/R 得到:U1min=IminR1=0.4A×10Ω=4V,U1max=ImaxR1=1.2A×10Ω=12V。即电压表示数范围为 4-12V,均在电压表量程之内。


(2)根据(1)问的解题思路,我们可把滑动变阻器20Ω和0Ω这两个临界值和其所对应的电流值利用欧姆定律进行计算。也可以根据串联电路的分压特点:U=U1+U2,得到U2max=U-U1min=12V- 4V=8V,U2min=U-U1max=12V-12V=0V,最终得到V2示数的变化范围为0-8V








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03

电源电压为12V,R1为一个10Ω的定值电阻,R2为一个滑动变阻器,其铭牌标有“50Ω、1A”字样。电流表选0-0.6A,电压表选0-3V,求在电路正常工作下,移动滑片电流表和电压表示数变化范围。

从这道题目可以看出,求电表的示数变化必须满足三个限定条件:(1)通过滑动变阻器最大电流为1A;(2)电流表最大示数不大于0.6A;(3)电压表最大示数不大于3V。

因此我们必须先求出当电压表U1为最大值3V,U2具有最小值时,电路中的电流Imax,再与0.6A和1A进行比较,从中取最小值。即Imax=U1max/R1=3V/10Ω=0.3A<0.6A<1A,电流表的最大值为0.3A,电压表的最大值为3V。电流表和电压表最小值的求取,跟上文一样,需把R2滑到最右端,求出Imin=U/Rmax=12V/60Ω=0.2A,U1min=IminR1=0.2A×10Ω=2V。综上,电流表示数范围为0.2-0.3A,电压表示数范围是2-3V




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作者:上海市大同初级中学 王週洋

责编:张玮



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