串联电路电压规律
串联和并联电路的规律,简单来说就是关于两个公式的内容,大部分同学都能背下来。
简化成两句话:
1. 在串联电路中,电源两端电压等于各个电器两端电压的和!换句话说,所有电器两端的电压之和等于电源两端的电压。
2. 在并联电路中,电源两端电压等于各支路电器两端电压,且相等。需要注意的是,干路中没有电器,如果有电器会分走部分电压。所以准确来说,各支路两端的电压相等,包括支路中所有电器。还有一点,同一电路中两端电压相等的两个电器不一定并联,不要混淆。
那么,我们只需要背下来就可以了吗?当然不行,这样学习这个知识点,做题时还是可能出错。掌握它的最好方法就是自己动手做实验,按照课本的要求。
如上图所示,按照要求连接串联电路的实物图。然后分别测量 AB、AC、BC 两端的电压。测量一组数据后,更换灯泡。重复多次实验,我们会得到多组数据。当我们研究这些数据时,会发现 AC 两端的电压等于 AB 和 BC 两端的电压之和。这个规律具有普遍性。基于此,我们得出的结论是:在串联电路中,电源两端电压等于各个电器两端电压的和!
类似地,并联电路中的电压规律也是如此。通过多次实验,我们通过研究数据发现:在并联电路中,电源两端电压等于各支路电器两端电压,且相等。
一般来说,出题方式不外乎这几种:
如图所示,这是一道中考题,它会测试实物图的连接、电表的读数和滑动变阻器的使用等相对简单的内容。下面更换电阻后如何移动滑动变阻器,以及实验目的等,则会测试我们对实验的理解。如果理解不到位,就会遇到大问题。
比如,如果将 5Ω 的电阻更换为 10Ω 的电阻,我们接下来该如何调整滑动变阻器。不理解的学生可能不知所措。需要回到题目中:这是 “探究电流与电阻的关系”。欧姆定律中共有三个物理量,要研究两个物理量之间的关系,需要控制剩余的那个物理量。这里就是电压!我们在 “探究电流与电阻的关系”实验中,电压表的示数必须保持不变。更换为较大电阻后,根据串联电路的分压原理,电阻越大,其两端的电压越大。更换的电阻更大,则其两端的电压会增加。这时,我们需要通过调整滑动变阻器的电阻值,减小这个电阻两端的电压,因此需要调大滑动变阻器的电阻值。
最后一个问题实际上就是欧姆定律的应用,以及串联和并联电路中电流、电压的规律。当两个开关都闭合时,题目告诉我们此时的电流为 I,观察电路图可以知道两个电阻之间的关系是并联的,因此通过 R0 和 Rx 的电流之和为 I。第二种情况是 S 闭合,S1 断开。此时 I1 就是通过 Rx 的电流。根据这两个条件,我们可以求出通过 R0 的电流为 I-I1。
那么我们可以求出电源电压:U=R0(I-I1。后面要求 Rx=U/I1=R0(I-I1/I1。
解决此类问题,基本方法是求电流、电压和电阻,以及掌握实验原理。如果能熟练掌握串联和并联电路中电流、电阻和电压的规律,那么就没有难题了,只不过是识别电路图。
精简修改
串并联电路的电压规律,总结起来就是两个公式,背下来即可。
串联电路:电源电压 = 电器电压之和
并联电路:电源电压 = 支路电压
掌握这些规律需要亲自动手做实验,根据实验数据总结规律,验证公式。
应用这些规律解题时,注意以下要点:
- 识别串并联关系,分析电流分布
- 根据分压原理,分析电阻两端的电压变化
- 利用欧姆定律,计算电压、电流和电阻
掌握这些要点,就可以熟练解决串并联电路的电压问题。