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第5节　串、并联电路中电流的规律
学习目标
1. 能通过实验探究得出串联电路中电流处处相等的规律（I=I =I =…=I ）；
2. 能通过实验探究得出并联电路中干路电流等于各支路电流之和的规律（I=I +I +…+I ）；
3. 掌握用替换法查找电路故障，能分析串联、并联电路的电流问题；
4. 会设计实验，选用规格不同的小灯泡多次实验以避免偶然性。
课前·自主预习
一、串联电路的电流规律
阅读教材,完成下列问题。
1.要想探究串联电路中各处电流的关系,应该怎样设计实验
2.在串联电路中,电流____________。
二、并联电路的电流规律
阅读教材,完成下列问题。
1.要想探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系,应该怎样设计实验
2.在并联电路中,干路中的电流等于__________________。
课堂·互动理解
一、串联电路的电流规律
1.实验:探究串联电路中各处电流的关系。
【实验思路】在如图所示的电路中,在A、B、C三点接入电流表,分别测出不同位置的电流大小,分析实验数据,得出串联电路中各处电流的关系。
【实验过程】(1)根据电路图连接实物电路,连接时开关处于断开状态。(2)电流表分别接入A、B、C三点,如图所示,检查电路无误后闭合开关,读出电流表的示数,记录在表格中。
(3)换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量并记录各点的电流。(4)实验数据如下表所示。
小灯泡规格 A点的电流I_A/A B点的电流I_B/A C点的电流I_C/A
小灯泡L 、L
小灯泡L 、L
【实验结论】A、B、C三点的电流相等,即在串联电路中,电流处处相等。表达式为I=I =I =…=I 。
2.实验时的注意事项。(1)设计电路时,一般先画出电路图,再根据电路图沿着电流流向连接实物电路。(2)闭合开关前,一定要对照电路图检查电路连接是否正确。(3)要注意电流表的测量范围的选择,若不能估计被测电流的大小,则要采用“试触”的方法来选择合适的测量范围。(4)同一次实验过程中不同小灯泡的亮度可能不同,甚至有的小灯泡不亮,但这不能说明各处电流不相等,而是由各小灯泡的规格不同造成的。
3.实验改进。本实验可以把三个相同规格的电流表同时串联到电路中,这样设计的优势是:节省实验时间,不用反复拆线、接线;实验数据一目了然,便于观察实验现象和数据,快速总结实验规律。
跟踪训练1
探究串联电路中电流的特点。
(1)猜想:由于用电器阻碍,电流流过用电器后会减小。
(2)按图甲接好电路,闭合开关后发现小灯泡不亮,为了找出原因,用另一个相同规格的完好的小灯泡替换L 。闭合开关,发现替换上的小灯泡发光,说明L 可能存在____________故障。
(3)排除故障后,用电流表测出A点电流,如图乙所示,则I_A=____________ A,再测出B点电流,得到A、B两点电流相等。更换不同规格的小灯泡,重复上述实验,都得到相同结论。由此判断猜想是____________(选填“正确”或“错误”)的。
(4)为进一步得出两灯串联时电流的规律,小明按图丙连接电路,测量A、B、C三点的电流,得出I_A=I_B=I_C;小华认为不需要再测量,在(3)结论的基础上,通过推理也可以得出相同结论,请写出小华的推理过程。
【点拨】用替换法查找电路故障:小灯泡L 不亮,用另一个相同规格的完好的小灯泡替换L 。若替换上的小灯泡发光,则说明L 断路;若替换上的小灯泡不亮,则说明L 之外的电路存在断路。
二、并联电路的电流规律
1.实验:探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系。
【实验思路】如图所示,在A、B、C三点接入电流表,分别测量支路和干路中的电流大小,根据实验数据判定并联电路中干路电流与各支路电流的关系。
【实验过程】(1)设计实验电路,分别画出用电流表测量A、B、C三点电流的电路图。(2)根据电路图连接电路,并进行测量。(3)把测量数据记录在表格中。(4)换上另外两个规格不同的小灯泡,再次测量并记录各点的电流。
【实验结论】并联电路中,A、B、C三点电流满足I_C=I_A+I_B,即在并联电路中,干路中的电流等于各支路中的电流之和。表达式为I=I +I +…+I 。
2.实验改进。用一个电流表测量A、B、C三点的电流时要反复拆线、接线,较为烦琐。若用三个统一规格的电流表直接接到A、B、C三点上,则不用反复拆、接导线,可以节省实验时间,便于观察实验现象和数据。
3.特别提醒。若实验时选用的小灯泡规格相同,则可能会得出“并联电路各支路的电流相等”的错误结论,所以实验中要选用规格不同的小灯泡,这样才能得出普遍性的规律。
跟踪训练2(2024·吉林长春中考)
探究并联电路中干路电流与各支路电流的关系。
序号 I_A/A I_B/A I_C/A
1 0.18 0.24 0.42
2 0.22 0.22 0.44
3 0.20 0.26 0.46
4 0.14
(1)请根据图甲中的电路图,用笔画线表示导线将图乙中的电路连接完整,使电流表测量流过小灯泡L 的电流。连接电路时应____________开关。
(2)用电流表分别测量A、B、C三点的电流,更换小灯泡多次测量,将实验数据记录在表格中,其中第4次实验中B点的电流如图丙所示,则I_B=______ A;分析数据可知,并联电路中电流的特点是:________________________。
(3)在第2次实验中测得A、B两点的电流相等,原因可能是____________。
【方法规律】探究串、并联电路中电流规律的主要考点:(1)在连接电路时,开关一定要断开。(2)研究串、并联电路电流规律时,要选用规格不同的小灯泡多次实验,避免偶然性。(3)判断电路故障时,电流表有示数,说明与电流表相连的部分是通路;电流表无示数,可能是与电流表相连的部分是断路,也可能是电流表所在的支路被短路。
课后·知能演练
基础巩固
1.甲、乙、丙三灯组成的串联电路,如果甲灯暗、乙灯较亮、丙灯最亮,那么通过三灯的电流I甲、I乙、I丙的大小关系是(　　)
A.I甲>I乙>I丙 B.I甲=I乙=I丙
C.I甲2.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合开关后,A1示数为0.4 A,A2示数为0.5 A。若灯L2断路,则电流表A1、A2、A的示数分别是(　　)
A.0.4 A、0、0.9 A B.0.4 A、0.5 A、0.9 A
C.0.9 A、0、0.9 A D.0.4 A、0、0.4 A
3.如图甲所示的电路,闭合开关,两灯泡均发光,且两个完全相同的电流表A1和A2指针偏转分别如图乙、丙所示,通过灯泡L1和L2的电流分别为(　　)
A.2.1 A、0.22 A B.1.1 A、2.1 A
C.0.68 A、0.42 A D.1 A、1.1 A
4.如图所示的电路,闭合开关S,小灯泡L1和L2均正常发光,两电流表都有示数,下列判断正确的是(　　)
A.电流表A只测量通过小灯泡L2的电流
B.电流表A1的示数比A的大
C.小灯泡L1和L2组成并联电路
D.小灯泡L1被短路时,L2正常发光
5.(2025·四川成都中考)小丽为班级科学晚会制作了一款以串联方式连接的彩灯,如图所示。接通电路后,她观察到灯泡亮度不同,根据所学知识判断出通过每个灯泡的电流大小　　　　(选填“相等”或“不相等”)。根据简单电路的组成要素,该电路还缺少的一个元器件是　　　　。
6.为了探究并联电路的电流规律,小星同学设计了如图甲所示的电路进行实验。
(1)连接电路时,开关应处于　　　　(选填“断开”或“闭合”)状态。
(2)图乙实物图中,电流表测量图甲中　　　　(选填“A”“B”或“C”)处的电流。
(3)图乙中移动一根导线就可以测量B处的电流,请你在移动的导线上画“×”,并用笔画线表示导线正确连接电路。
(4)在测量电流的过程中,闭合开关前电流表的指针出现了如图丙所示的情况,出现该现象的原因是　　　　　　　　　。
(5)在排除故障后,电流表测量C处电流的示数如图丁所示,则电流表的示数为　　　　 A。
(6)老师收集到几组数据如下表所示,分析数据,可得出实验的结论:在并联电路中,干路电流　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)各支路电流之和。
组别 L1规格 L2规格 IB/A IC/A IA/A
1 甲 甲 0.12 0.12 0.24
2 乙 丙 0.16 0.20 0.36
3 甲 丁 0.12 0.14 0.26
4 丙 丁 0.20 0.14 0.34
素养提升
7.(2024·云南中考)如图所示的电路中,电源电压恒定,闭合开关S、S1和S2,灯L1、L2都正常发光,下列说法正确的是(　　)
A.电流表A2测通过灯L2的电流
B.电流表A1和A2示数相等
C.断开S2,电流表A2示数变小
D.断开S2,灯L1变暗
8.小明连接如图所示的电路。
(1)闭合开关S,灯泡L1和L2发光,电流表A1和A2正常工作,A1示数为0.21 A,A2示数为0.48 A。通过灯泡L1的电流为　　　　 A;通过灯泡L2的电流为　　　　 A。
(2)将L2取下,闭合开关S,则灯泡L1　　　　(选填“发光”或“不发光”),A2的示数　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)A1的示数。
(3)闭合开关S,若L2发光而L1不发光,则可能是　　　(选填“A1”或“A2”)处发生断路。
拓展探究
9.如图所示,电灯L1、L2、L3的连接方式是　　　　,电流表A1测量通过　　　　的电流,电流表A2测量通过　　　　的电流。测得A1的示数为0.5 A,A2的示数为0.3 A,且通过L2的电流是通过L1的电流的2倍,则通过L3的电流为　　　　 A,总电流为　　　　A。
参考答案
课前·自主预习
一、1.将两个灯泡L 、L 连接成串联电路,分别将电流表接入不同位置测出电流,换用规格不同的小灯泡重复实验。2.处处相等。
二、1.将两个灯泡L 、L 连接成并联电路,分别将电流表接入干路和各支路测出电流,换用规格不同的小灯泡重复实验。2.各支路中的电流之和。
课堂·互动理解
跟踪训练1：(2)断路;(3)0.3;错误;(4)I_A=I_B、I_B=I_C,则I_A=I_B=I_C,所以串联电路中的电流处处相等。
跟踪训练2：(1)断开。(2)0.28;并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。(3)所用小灯泡规格相同。
课后练习
1.B　解析 甲、乙、丙三灯串联,串联电路中电流处处相等,所以I甲=I乙=I丙,B符合题意。故选B。
2.D　解析 由题图知,两灯并联,电流表A1、A2分别测通过L1、L2的电流,电流表A测干路电路,若灯L2断路,A2示数为0,且电路中只有L1,此时电流表A、A1测量的都是通过灯泡L1的电流,由于并联电路中各用电器互不影响,所以灯L2断路前、后通过灯L1的电流不变,所以A、A1的示数仍为0.4 A,综合以上分析,D符合题意。
3.C　解析 L1与L2并联,电流表A2测量干路电流,电流表A1测量通过灯泡L2的电流,并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以A2示数大于A1示数,乙图中电流表指针偏转角度较大,选择的测量范围是0~0.6 A,示数为0.42 A,即通过灯泡L2的电流I2=0.42 A,图丙电流表选择的测量范围是0~3 A,示数为1.1 A,即干路电流I=1.1 A,根据并联电路的电流规律可知通过灯泡L1的电流I1=I-I2=1.1 A-0.42 A=0.68 A。故选C。
4.C　解析 由题图知,闭合开关S,小灯泡L1和L2并联,电流表A测干路电流,电流表A1测通过L1的电流,由于并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以电流表A1的示数比A的小,A、B错误,C正确。灯L1被短路时,L2也被短路,造成电源短路,两灯均不发光,D错误。
5.相等　开关
解析 小彩灯以串联方式连接,由串联电路中电流处处相等可知,接通电路后,通过每个灯泡的电流大小相等。基本的电路由电源、用电器、导线、开关四部分组成,由题图可知,该电路还缺少的一个元器件是开关。
6.(1)断开
(2)A
(3)如图所示
(4)电流表未调零
(5)0.24
(6)等于
解析 (1)为了保护电路,连接电路时,开关应处于断开状态。(2)在图乙中,电流表在干路上,测量干路的电流,即电流表测量图甲中A处的电流。(3)让电流表测量通过灯L1的电流,电流表应与灯泡L1串联,将灯L2与电流表负接线柱之间的导线改接在电源正极上。(4)由题图丙知,在闭合开关前,电流表指针没有与零刻度线对齐,说明电流表使用前没有调零。(5)由题图丁知,电流表选用的测量范围是0~0.6 A,分度值为0.02 A,其示数为0.24 A。(6)分析表格数据知,在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和。
7.C　解析 闭合开关S、S1和S2,灯L1和L2并联,电流表A1测通过灯L1的电流,电流表A2测干路中的电流,A错误。并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,电流表A1的示数比电流表A2的示数小,B错误。断开S2,电路中只有L1,电流表A2的示数与电流表A1的示数相等,所以电流表A2示数变小,C正确。并联电路中各用电器互不影响,所以断开开关S2,灯L1亮度不变,D错误。
8.(1)0.21　0.27
(2)发光　等于
(3)A1
解析 (1)由题图知,灯泡L1、L2并联,电流表A2测干路电流,电流表A1测L1所在支路的电流,通过灯泡L1的电流I1=IA1=0.21 A,通过灯泡L2的电流I2=IA2-IA1=0.48 A-0.21 A=0.27 A。(2)由于L1、L2并联,将L2取下,闭合开关,此时电路中只有L1,则L1发光,电流表A1和A2都测量电路中的电流,因此两表示数相等。(3)闭合开关S,若L2发光而L1不发光,可能是A1处发生断路,如果是A2断路,L1、L2将都不能发光。
9.并联　L2、L3　L1、L2　0.3　0.6
解析 根据电路图可知,电流从电源正极流出,一路经过L3,另一路经过电流表A2,从电流表A2流出后分别经过L1和L2,经过L1后直接回到电源负极,支路L2、L3汇合共同经过电流表A1后回到电源负极;因此电灯L1、L2、L3的连接方式是并联,电流表A1是测量通过L2和L3的总电流,电流表A2是测量通过L1和L2的总电流。根据题意可知,I1+I2=0.3 A,I2+I3=0.5 A,I2=2I1,联立解得I1=0.1 A,I2=0.2 A,I3=0.3 A,则I=I1+I2+I3=0.1 A+0.2 A+0.3 A=0.6 A。
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