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  • 并联串联混合的电压和电流_16.2 串、并联电路中电压的规律
    2020-11-20 11:57:58

    16.2 串、并联电路中电压的规律

    16.2-1:串联电路的电压规律

    串联电路中总电压等于各部分电路电压之和.

    数学表达式:U=U1+U2

    (1)对比记忆串联电路的电压规律和电流规律:

    串联电路电压规律:总电压等于各部分电路电压之和.

    串联电路电流规律:处处相等.

    并联电路电压规律:各支路两端电压相等,等于总电压.

    并联电路电流规律:干路电流等于各支路电流之和.

    (2)首先判断电路是否为串联电路,其次弄清电压表所测是谁的电压.避免判断不当出现错误.

    例如:图甲看似串联,实质是并联电路,电压表测的L2电压等于电源电压;图乙看似并联,实质串联.电压表V2比V1测量范围宽,但V1只测L2电压,V2测电源电压.

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    (3)串联电路中,电压表测导线的电压为零,由此可以推理,电压表测短路用电器的电压为零;电压表串联在电路中测电源电压,由此可以推理电压表测断路处的电压为电源电压.

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    16.2-2:并联电路的电压规律

    并联电路中各支路两端的电压相等,等于总电压.

    数学表达式:U=U1=U2

    对比记忆:

    串联电路电压规律:总电压等于各部分电路电压之和.

    串联电路电流规律:处处相等.

    并联电路电压规律:各支路两端电压相等,等于总电压.

    并联电路电流规律:干路电流等于各支路电流之和.

    首先判断电路是否为串联电路,其次弄清电压表所测是谁的电压.避免判断不当出现错误.

    例如:图甲看似串联,实质是并联电路电压表测的L2电压等于电源电压;图乙看似电压表V1比V2测量范围宽,但V1只测R2电压,V2测电源电压.

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    16.2-3:探究串、并联电路中的电压规律实验

    (1)探究串联电路中的电压规律

    ①提出什么样的问题:串联电路中各部分电路的电压与总电压有什么关系.

    ②设计什么样的电路图:

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    ③按照怎样的步骤操作:

    分别把电压表连在图中的AB两点、BC两点、AC两点,测量电压,看看它们之间有什么关系.

    换上另外两个小灯泡L1、L2,再次测量,看看是否还有同样的关系.

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    ④设计什么样的记录表格:

    AB间的电压U1/VBC间的电压U2/VAC间的电压U3/V第一次测量

    第二次测量

    ⑤得出什么结论:

    串联电路中总电压等于各部分电路电压之和.数学表达式为:U3=U1+U2

    (2)探究并联电路中的电压规律

    ①提出什么样的问题:并联电路两端的总电压跟各个支路两端的电压有什么关系.

    ②设计什么样的电路图:

    835d74a2c9feef2a67a0ab99e2cad9ad.png

    ③按照怎样的步骤操作:

    分别把电压表接在灯泡L1两端、L2两端、电源两端,测量电压,比较它们的数量关系.

    换上另外两个小灯泡L1、L2,再次测量,看看是否还有同样的关系.

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    ④设计什么样的记录表格:

    L1两端的电压U1/VL2两端的电压U2/VL3两端的电压U3/V第一次测量

    第二次测量

    ⑤得出什么结论:

    并联电路中各支路两端电压相等,等于总电压.数学表达式为:U=U1=U2

    从评估方面常考查的两件事:

    ①只测一组数据得出结论具有偶然性,要想得到普遍规律应多次实验,多次实验时可以更换灯泡规格也可以改变电池节数;

    ②选用相同规格的灯泡具有特殊性,要想得到一般规律应选用不同规格的灯泡再进行多次实验.

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    01要点一、认识电路

    1、用电器:利用电来工作的器件叫作用电器。

    2、电源:能够向用电器提供电的器件叫作电源。

    3、开关:在电路中控制电路通断的器件叫作开关。

    4、导线:把用电器、电源和开关连接起来。

    1、电源有直流和交流两种,它们一般都有两极正极和负极。不少用电器连入电路时要考虑电源的正负极性,如果正负极连接不正确,用电器将不能正常工作,甚至会损毁用电器。

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    2、通常每个用电器都有相应的开关控制,中学实验室中常用的是单刀单掷开关和单刀双掷开关,连接电路时,开关应该是断开的。

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    02要点二、通路 开路和短路

    1、通路:电路接好后,闭合开关,处处相通的电路叫做通路。

    2、断路(开路):开关未闭合,或导线断裂,接头松脱,致使电路在某处断开,叫做开路,也叫做断路。

    3、短路:导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路,叫做短路。

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    短路分为电源被短路和用电器被短路,电源短路如图甲所示,电流经过外加导线,而绕过了两个灯泡,两个灯泡都不亮。用电器被短路如图乙所示,用导线把接到灯泡两端,电流流经外加导线而绕过了小灯泡,小灯泡不发光,LED发光。

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    03要点三、电路图

    1、电路中一些常见元件的符号:

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    2、电路图:用规定的符号表示电路连接情况的图,叫做电路图。

    3、画电路图时请注意:

    (1)要用统一规定的符号。

    (2)连接线要画成横平竖直。

    (3)电路图要简洁、整齐、美观。

    画电路图时,最好从电源的正极出发,沿电流的方向依次画,在电路图中导线无长短之分的原则。合理安排电路元件的位置,使之均匀分布在电路中,元件符号不能画在电路的拐角处,导线不能相交。

    04要点四、电路的连接方式

    1、串联电路:两个小灯泡首尾顺次相连。由用电器串联组成的电路叫做串联电路。

    2、串联电路的特点:

    (1)连接特点:逐个顺次---首尾相连。

    (2)电流路径:只有一个。

    (3)开关控制特点:开关能同时控制所有的用电器,与开关的位置没有关系。

    (4)用电器工作特点:各用电器互相影响,一个用电器坏了,其他用电器都不能工作。

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    3、并联电路:两个小灯泡并列连接。由用电器并联组成的电路叫做并联电路。

    4、并联电路的特点:

    (1)连接特点:并列连接---首首尾尾相连。

    (2)电流路径:电流有两条(或多条)路径;

    (3)开关控制特点:干路的开关控制整个干路,支路的开关只控制本支路。

    (4)用电器工作特点:各元件可以独立工作,一个用电器坏了了,其它用电器不受影响。

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    1、电流流向法:电源正极→各用电器→电源负极,若途中不分流,则用电器串联;若电流在某一处分流,每条支路只有一个用电器,这些用电器并联;若每条支路不只一个用电器,这时电路有串有并,叫混联电路。

    2、断开法:去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响,仍然工作,则这两个用电器为并联。

    3、节点法:在识别电路时,不论导线有多长,只要其间没有用电器或电源,则导线的两端点都可看成同一点,从而找出各用电器的共同点。

    4、观察结构法:将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”电流流出端为“尾”,观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;若“首、首”,“尾、尾”相连,为并联。

    5、经验法:对实际看不到连接的电路,如路灯、家庭电路,可根据他们的某些特征判断连接情况。

    05要点五、连接串联电路和并联电路

    1、根据电路图连接实物图:对照电路图,从电源正极出发,逐个顺次地将实物图中的各元件连接起来即可。

    (1)在电路图中任选一条单一的回路,并对照这个回路在实物图中将相应的元件连接好。

    (2)对照电路图,把所选回路以外的元件分别补连到实物图的相应位置,在连入回路以外的元件时,要找出电路中电流的分流点和会合点,将回路以外的元件连接在两点之间。这里要特别注意实物图中元件的连接顺序必须与电路图中各元件的顺序一致。

    2、根据实物图连接电路图:要用规定的电路符号代替实物,按照实物的连接方式画出规范的电路图。

    (1)电路图中各元件摆放的位置尽量与实物图中各元件位置相对应,这样便于检查;

    (2)各电路元件摆放的位置要均匀、美观;

    (3)交叉连接的导线,一定要在连接处画一个“黑点”。

    1、连接电路时应注意:①画好电路图;②按一定顺序;③接线过程开关是断开的;④避免电源短路。

    2、并联电路连接的方法通常有先干路后支路;先选定一条支路完整连接,再连接其他支路。

    3、干路开关控制整个电路,支路开关只控制该支路。

    4、生活中的电路:

    (1)生活中的串联电路:用来装饰店堂、居室、烘托欢乐气氛的彩色小灯泡多数是串联。

    (2)生活中的并联电路:装点天安门等高大建筑物上的成千上万只灯泡是并联的,家庭中各用电器都是并

    联的,街道两旁的路灯是并联的,竞赛时的抢答器的电路是并联的,电冰箱中的灯泡和发动机之间是并联的。

    (3)家庭电路图可简化成下图所示:电路中的灯泡、电视机、台灯以及小彩灯的整体是并联方式接在电路中的,灯泡和开关是串联,单个小彩灯是串联。

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    06类型一、简单电路

    1.如图所示是一个便携式充电器正在给手机电池充电,在充电过程中,该手机电池相当于电路中的(  )

    A.电源 B.开关 C.导线 D.用电器

    【思路点拨】手机电池在充电的时候,是消耗电能的属于用电器;在手机工作过程中,手机电池是提供电能的属于电源。

    【答案】D

    【解析】在给手机电池充电的过程中,电能转化为电池的化学能,在电路中手机电池消耗电能,手机电池相当于用电器;故选D。

    【总结升华】用电器是消耗电能的,在给手机的电池充电的过程中,手机电池是用电器。

    举一反三:

    【变式】下列各项中都属于用电器的是(  )

    A.灯泡、灯座、洗衣机 B.电动机、电炉、电饭煲

    C.闸刀开关、电熨斗、电冰箱 D.日光灯、手电筒、蓄电池

    【答案】B

    【解析】闭合开关S1、S2,电路为L1的基本电路,L2被短路,故L1能发光,L2不能发光。

    【总结升华】根据电路图可知,闭合开关S1、S2,电路为L1的基本电路,L2被短路。

    07类型二、串联电路与并联电路

    3. 如下列所示各图中,为串联电路的是( )

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    【思路点拨】抓住串联电路的特点:电路只有一个回路,各用电器互相影响,一个用电器坏了,其他用电器都不能工作。

    【解析】图A中,开关闭合后,电路处于短路状态;图B中,一条导线直接接在了电池的两极,电路处于短路状态;图C中,电流分别经L1、L2流回电源的负极,有两条回路,是并联电路;图D中,电流始终是一条路径,电路只有一个回路,是串联电路;图E中,电流分别经L1、L2流回电源的负极,有两条回路,也是并联电路。正确答案:D

    【总结升华】在判断串、并联电路时,可采用“回路法”。即:让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源的负极,途中不分流,电流始终是一条路经,电路只有一个回路,这些用电器的连结方式就是串联;如果电流在某处分为几条支路,每条支路上还有用电器,电流的路径有几条,构成了几条回路,这些用电器的连结方式就是并联。

    【变式】(海淀区一模)如图所示的四个电路中,开关S闭合后,两个灯泡属于串联的是(  )

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    【答案】A

    08类型三、设计电路

    4.(宜城市模拟)如图所示,两间独立病房里各装一个开关,方便病人呼叫医生。在护士室各有红灯、绿灯各一个,病人按下开关S1,L1灯亮;另一病人按下S2,L2灯亮。请用笔划线代替电线,连好电路。

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    【思路点拨】由题意可知,两盏灯互不影响,故两灯并联,并且开关S1控制红灯L1;开关S2控制绿灯L2。

    【答案】根据题意设计电路图如图所示。

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    【解析】从正极开始进行分支,一支经开关S1、红灯;另一支经开关S2、绿灯,然后两支汇合共同回到负极。电路连接如图所示。

    【总结升华】解决本题的关键是根据题意得出两灯泡的连接方式为并联和根据开关的作用判断其位置。

    【变式】根据以下要求,设计电路,用笔代线在图中画出相应的实物连接图。(导线不能交叉)

    要求:(1)只闭合S1时,红灯发光,绿灯不发光;

    (2)S1、S2都闭合时,两灯都发光;

    (3)只闭合S2时,两灯均不发光。

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    【答案】如图所示

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    09类型四、电路图与实物的转化

    5. (吉林模拟)根据题意作图。

    (1)在如图甲中画出电路图中的电流方向,并连接图乙的实物图。

    (2)请根据如图丙实验电路,在图方框内画出电路图。

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    【思路点拨】电源外部电流从正极出发经电路元件后回到电源的负极;由电路图可知,电源、开关、电铃、灯泡依次串联组成电路即可。

    【答案与解析】

    (1)电流从电源正极流出分别通过各元件,最后回到电源负极,由此标出电流方向;

    依次串联电源、开关、电铃、灯泡组成电路,如图所示:

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    (2)由图丙知,两灯泡组成并联电路,开关在干路上控制整个电路,电路图如图所示:

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    【总结升华】本题考查了根据电路图连接实物电路图和根据实物电路图作电路图,分析电路结构,明确各电路元件的连接方式是正确作图的前提与关键。

    【变式】按如图甲所示的实物图,在方框乙中画出它的电路图。

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    【答案】如下图所示

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    理论知识如下:

    1)现设计一个中心频率fo为1000Mhz , 3dB带宽BW=100Mhz  , 使用的电感最低Q_{l} 值为120 ,为了保证选择性,设源阻抗为1k, 负载也为1k  , 根据上述参数设计一个LC并联谐振电路;

    Q_{L}=f_{o}/ BW = 1000/100 = 10 ; 

    R_{p} = Q_{l} * X_{L} = 120 X_{L} ;

    Q_{L} = 10 = \frac{​{}R_{g}//R_{L}//R_{p}}{X_{L}} ;

    R_{p} = Q_{l} * X_{L} = 120 X_{L} , 代入 Q_{L} = 10 = \frac{​{}R_{g}//R_{L}//R_{p}}{X_{L}}  后 , 可得一个关于X_{L}的一元二次方程式:

    12X_{L}^{2}  -  590 X_{L} = 0 ;  解方程得  X_{L} = X_{C} = [-b \pm \sqrt{b^{2} - 4ac}] / 2a = 49.16 ;

    L = \frac{X_{L}}{2\pi*f} = 7.82 nH    ,  C = \frac{1}{2\pi *f*X_{C}} = 3.24 pF   ;

    而L电感得内阻r = \frac{X_{L}}{Q_{l}} = 49.16 / 120 = 0.4096 \Omega  ; 

    2)  根据设计得值使用ADS仿真如下:

    3)但在实际使用中 , 一般信号源和负载都是 50欧姆 , 所以如果要接入特性阻抗为50欧姆得电路时,需要做阻抗变换;

    使用SMITH图 , 计算50Ω变换为 1k 阻抗变换的元件为 (35nH, 0.68pF)   和   (37nH, 0.72pF) 

    4)基本上保证了LC并联电路的选择性, 但是带宽会变窄 。 带宽变窄的原因,是由于匹配元件的低通及高通特性带来。

     

     

     

     

     

      

     

     

     

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