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首先我们应该明确什么是串、并联电路以及串、并联电路的特征.所谓串联是指把电路元件逐个顺次连接起来的方式.串联电路的工作特点是:当开关闭合,形成通路时,电流从电源正极流出,只有一条通道,那就是沿着导线逐个顺次通过每个用电器,最后流回电源的负极.此时整个电路中的用电器都在工作.而只要电路中某处断开了,电路就会形成断路,电路中的用电器将全部停止工作.可见,开关在串联电路里是同时控制着所有电路元件的:开关闭合――通路――用电器都工作;开关断开――断路――用电器都不工作.而且无论开关接在电路中的何处,其对电路的控制作用都是相同的.电路中任一用电器如果毁坏造成断路,那么电路中所有的用电器便“集体罢工”了,由此可见,串联电路中,用电器的工作是相互影响的.
把电路元件并列接在两点间的方法,叫并联.并联电路的工作特点是:电流自电源正极出发,到达用电器并接处,就分为几条叉道(称为支路),干路电流就分成几条支路电流.每条支路电流分别通过支路中的用电器,在另一并接处汇合后流回电源负极.电流在电路里经历干流――各支路分流――重又汇合为干流的过程.所以接在干路上的开关可以控制整个电路的通断,而支路开关只能控制它所在支路的通断.并联电路里的用电器的工作是相互独立、互不干扰的.也就是说一条支路中的用电器的工作与否是不受其他支路影响的,而它也不能对其他支路产生影响和干扰.明确了串、并联电路的特点后,我们就可以从不同的角度来识别串、并联电路了.
1.定义法根据串并联电路的定义来分析.如果电路中的各元件逐个顺次连接,也就是说第一个用电器的尾端和第二个用电器的首端连接,第二个用电器的尾端和第三个用电器的首端连接,以此类推(即“首尾相连”),则电路为串联电路.若把电路元件并列连接到电路两点之间,也就是把几个用电器的首端和首端,尾端和尾端分别接在一起(即“首首相接,尾尾相连”),再连入电路的两点之间.则电路就是并联电路.因此要想分清电路的串联或并联,只要抓住关键“电路元件的连接方式”进行分析即可做出正确判断.如图1-A中的两灯泡是首尾相连,为串联,图1-B中的两个灯泡是“首首相接,尾尾相连”,为并联.
例1图2中,属于串联电路的图是_______,属于并联电路的图是_______.
解析 (a)图电路为典型的串联电路.
(b)图中,电池组与开关S串联组成干路,灯L1、L2分别组成支路,并列地接在电路干路两端,为典型的并联电路.
(c)图中,虽然连接导线拐了几道弯,但我们避开干扰,仍然可以分辨出灯L1L2是逐个顺次连接在电路中的,为串联电路.
(d)图中,虽然灯L1所在电路(严格说是支路)拐了两道弯,且有导线相交现象出现,但导线是相交不相连的,且灯L1与L2仍是并列接在电池组和开关串联而成的干路两端,仍为并联电路.
(e)图中,灯L1与L2的连接情况与图(d)中情况相似,为并联电路.
(f)图中,导线在连接电池组、开关和灯L1、L2的过程中,尽管扭了个“麻花”,而且导线还相交了,但仔细观察后发现,相交的导线是不相连的,灯L1、L2也是逐个顺次接入电路的,为串联电路.
2.电流法
电流法是识别串、并联电路最常用的方法.根据串联电路和并联电路的连接特点,闭合开关后,在串联电路中,电流由电源正极出发(在电路图中电流方向可用箭头标出)后,逐个顺次通过各电路元件后,流回电源负极,即电流只沿一条路径,通过所有元件或用电器,途中不分流,不存在叉路.而在并联电路中,电流由电源正极出发至某处,立即分成几股分支电流(故此处又叫分支点),分别通过各电路元件后在另一分支点处再汇合在一起,流回电源负极,存在着“分流点”和“合流点”.
因此,要判断电路是串联还是并联,只要重点分析整个电路电流是否分成几股电流即可.同一股电流所流经的几个元件为串联(如图3-A所示).电流在某一点分叉,即一股电流(如干路电流)分成几股电流(支路电流),再在另一点重新汇合成一股电流,这几股电流分别通过的元件为并联(如图3-B所示).
例2试判断图3中灯泡的连接方式.
解析 图4甲中电流从正极流向负极只有一条通路,故甲、乙两灯为串联.在图4乙中,电流从电源的正极流向负极有两条路径,A为分流点,B为合流点,故丙、丁两只灯为并联.
3.断路法(或拆除法)
这是识别较难电路的一种重要方法.该种方法的原理是:根据串联电路的特点,只有一条电流路径,电流是逐一经过各个电路元件的,只要任何一个电路元件或连接导线上任何一处断路,其他电路元件中就都没有电流通过,整个电路就不工作.并联电路的特点是:有两条以上的电流路径,各电路元件独立工作,互不影响,且任一条电路元件的通断不影响其他元件的工作.判断、区别的方法是:几个元件中任何一个元件断路(如将电路中任一元件拆除),其他元件中就都没有电流流过的电路是串联电路,如图5-A,将L1拆除后,L2也没有电流通过,也不能亮了,为串联;几个元件中任何一个元件断路(如将任一元件拆除),其他各元件中仍有电流通过的电路是并联电路,如图5-B将L2拆除后,L1仍有电流通过,仍然发光,为并联.
例3 在图6中的四个电路中,两个灯泡属于串联的是().
解析 串联电路中,如果我们取下一个用电器,则其他用电器都将不工作了.我们来看一下哪个电路符合这一特征.A中拆除一只灯泡,另一只仍有电流通过,仍能发光,A是并联电路,不是串联的;B中拆除一只灯泡,另一只也不工作,是串联电路;C中拆除一只灯泡,另一只中仍有电流通过,仍可发光,为并联电路.同样道理D中电路也为并联电路.
4.节点法:(几条相交的连接点叫做节点)
所谓“节点法”就是在识别不规范电路的过程中,不论导线有多长,只要中间没有电源、用电器等,则导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点,它的最大特点是通过任意拉长和缩短导线达到简化电路的目的.
例5试判断图7中三个灯泡的连接方式.
解析在如图8所示的电路中先定节点.把各节点分别用不同的符号A、B、C、D表示(如图8-甲所示);然后把共线(线中没有用电器)的点移动到同一位置:将A点移至B点、将C点移至D点,如图8-乙所示;这样,从电源正极流出的电流在节点B(A)分成三条支路,分别流到三个灯泡L1、L2、L3上,再在节点D(C)汇合后,回到电源负极,显然灯L1、L2、L3是并联在B(A)、D(C)两点之间,三只灯泡并联,画出等效电路图如图8―丙所示.
同学们不妨尝试用“节点法”来判断例4中三只灯泡的连接方式.相信同样可以得到正确的结论.
5.去表法
在电学实验中,我们经常要使用电流表和电压表.在有电流表、电压表接入的电路中,由于电流表和电压表的存在,会给我们的判断带来困难,因而在进行正式的电路判断之前,应先将电流表、电压表拆除,以简化电路.其方法是:由于电流表的电阻很小,因此将电流表拆去时,只要将连接电流表的两条线的端点直接相连(也可把电流表看作闭合的开关或导线);而电压表的电阻很大,将电压表拆去时,只要将电压表所在支路直接拆去(也可把电压表看作断开的开关).经过去表,图9处理成图10,两灯泡串联,电流表测电路中的电流,电压表测L2两端的电压.
图11经过去表法处理后成图12所示电路,易看出两灯泡并联,电压表V测并联电路两端的电压,电流表A1测干路中的电流,A2测通过灯L2的电流.
串联电路中电流从正极流入,负极流出,多个电源串联正负依次相接即可。
电路在电路中电源外部电流只能从“电源”正极流向“电源”负极。元件首尾顺次连接,电源正极接第一个元件正极,第一个元件负极接第二个元件正极,第二个元件负极接电源负极。
几个电路元件沿着单一路径互相连接,每个节点最多只连接两个元件,此种连接方式称为串联。以串联方式连接的电路称为串联电路。
(来源:文章屋网 )
串联电路的定义:把用电器逐个顺次连接起来的方式(如图1).特点:(1)电流只有一条路径.(2)只需一个开关,开关位置不影响控制效果.(3)用电器同时工作,同时不工作(互相影响).(4)电路中任意一处断开,所有用电器都不工作.
并联电路的定义:把用电器并列连接起来的方式(如图2).特点:(1)电流有两条(或多条)路径.(2)用电器可以独立工作,互不影响.(3)干路开关控制整个电路,支路开关只控制对应支路.
识别电路是解决电路问题的基础,如何有效识别串、并联电路呢?
一、定义法
串联:逐个顺次、首尾相接.如图3,L1的右端与L2的左端顺次相连.
并联:并列、首首相接、尾尾相连.如图4,L1的左端与L2的左端相连,L1的右端与L2的右端相连.
二、电流法(也叫直通法)
即把电流类比成水流,从电源正极流回负极,如果电流只有一条路径即为串联,如果电流有两条或多条路径即为并联.(若为并联,必须找到分流点和会流点)
如图5A,若闭合开关,电流从电源正极流出先后通过L2、L1再回到负极,电流只有一条路径,故L1、L2串联.
如图5B,若闭合开关,电流从电源正极流出,流到M点后分为两路,分别通过L1、L2,于N点会合后,流回负极.故L1、L2并联.图5C与图5B类似.
图5D中间部分十字相交不打点表示不相连,因此电流仍是电流从电源正极流出,流到M点后分为两路,分别通过L1、L2,于N点会合后,流回负极.故L1、L2仍是并联.
三、短路法
用导线连接在其中一个用电器的两端(为避免电源短路,应采取试触的方法),即将其短路,如果其他用电器仍能工作,即为串联电路;如果其他用电器都不能工作,即为并联电路.这种方法在实际电路中应用较多.
四、拆除法
将其中一个用电器拆除,如果其他用电器都不能工作,即为串联电路.如果其他用电器都仍能工作,即为并联电路.这种方法也往往用在实际电路中.
五、节点法
同一根导线上,各点相同,可认为是同一点,如图6,导线AC的两端A点、C点可以看成同一点,同理,导线BD的两端B点、D点可以看成同一点.这样可以想像把C点向左拉与A点重合,把B点向右拉与D点重合,即可等效成如图7所示的电路,显然三只灯泡并联.
六、识别电路时对电表如何处理
如果电路中连有电表该如何处理?因电流表的电阻为零,可把电流表“当导线”处理;因电压表的电阻无穷大,可把电压表“当断路”处理,即对电压表“视而不见”.
如图8,把两只电流表当导线,其等效电路图如图9所示,再用“电流法”(直通法)判断,可知L1、L2并联.
串联电路和并联电路的识别是中学生学习电学的基础,是中学电学教学的重点,也是一个难点。识别串并联电路,不能只从电路的形状上判断,还要根据电路的基本特点判断,对于较复杂的电路,更要根据电路的特征、开关的控制作用、用电器的工作状态等进行识别。根据多年物理电学教学经验,总结出如下几种有效的串并联电路识别方法。
一、串并联电路识别方法
(1)定义法:如电路中电路元件(用电器)"首首相接,尾尾相接"并列地连在电路中("首"即为电流流入用电器的那一端,"尾"即为电流流出用电器的那一端),此电路就是并联电路。
(2)电流路径法:电流路径法是识别串、并联电路最常用的方法。所谓"电流路径法"就是在识别电路时,让电流从电源正极出发经过各用电器回到电源负极,途中不分流,电流始终是一条路径,这些用电器的连接方式就是串联;如果电流在某处分为几条支路,每条支路上都有用电器,电流在电路中有分有合,则这些用电器之间的连接方式就是并联。
如图1所示,电流从正极流出,经过开关、L1、L2回到电源的负极,电流只有一条路径,所以是串联电路。图2中,电流从正极流出,在A点分为两个支路,一个支路经过L1到B点,另一支路经过L2到B点汇合,所以是并联电路。
(3)拆除法:拆除法是识别较难电路的一种重要方法。它的原理就是串联电路中各用电器互相影响,并联电路中各用电器互不影响。大家知道,在串联电路中,拆除任何一个用电器,其他用电器中就没有电流通过;在并联电路中,拆除任何一个用电器,其他用电器中仍有电流通过。所谓"拆除法",就是基于这两个特点,逐个拆除电路中的用电器,根据电路中其他用电器中有无电流通过来识别电路的方法。这种方法思路简单,易学易懂。
如图3所示:要判断灯L1、L2、L3的连接方式,对初学者来说较难,可以用拆除法来判断。逐一拆除电路中的灯泡,若剩余的灯泡仍构成通路,则电路为并联电路;若剩余的灯泡开路,则电路为串联电路。
当拆除L1时,电路图如图4所示,
可见当S闭合时,L2和L3仍是通路;当拆除L2时,电路图如图5所示,可见当S闭合时,L1和L3仍是通路;当拆除L3时,电路图如图6所示,可见当S闭合时,L1,L2仍是通路。因此L1、L2、L3是并联的。据此画出等效电路图如图7所示。
(4)节点法:所谓"节点法"就是在识别不规范电路过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器等,导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。
如图8所示的电路,用"节点法"知,A、B、C其实是同一点,这点接在电源正极上,D、E、F其实也是同一点,这点接在电源的负极上,也就是灯L1、L2、L3连接在公共点A、F之间,这三盏灯是并联的,简化后的电路如图9所示。
二、方法运用
在具体的串并联电路识别中,可用多种方法进行识别,以图10电路为例,分别介绍以上方法的运用。
分析:在图甲中,电流从正极到A点后,分成两路,一条路过C点,再经过电灯L1到达B点,另一条路过D点,再经过电灯L2到达B点,在B点两路电流汇合回到电源的负极,所以它们是并联关系。在图乙中,电流从正极顺次经过L1、S、L2,流回电源的负极,所以图乙是串联电路。在图丙中,当拆除L1时,电路如图9所示,可见当S闭合时,L2、L3仍是通路;当拆除L2时,电路如图10所示,可见当S闭合时,L1、L3仍是通路;当拆除L3时,电路如图11所示,可见当S闭合时,L1、L2仍是通路,所以图丙是并联电路。
关键词 串联电路 并联电路 电压 连接
中图分类号:G718 文献标识码:A
1如何设立本节课的目标任务,怎样把握本节课的教学重点和难点,用什么样的方法来完成本节课的教学任务
在一堂课的教学准备时,首先先要设定目标。本节课的知识目标是掌握基本公式及应用;能力目标是培养学生的理解和分析串联电路和并联电路的能力,更重要的是培养学生根据电路图连接实物元器件并能正确测量的动手能力;发展目标是使学生具有一定的自主学习能力和理论联系实际能力,并重点培养学生能运用所学的知识解决实际问题的能力,为学生学习更多的专业知识和将来的实习就业打下夯实的基础。
在课堂教学中,教师课堂教学环节的安排以及正确的教学手段和方法,是实现课堂教学有效性的关键,同时选定教学项目和任务的完成地点也至关重要。本节课我们选择了银川职业技术学院汽车工程部汽车实训楼208实训室,本实训室环境优美,既有讲课所需的黑板等,更主要的是有实训台和所需要的各种实训器材。宽敞平整的方形实训台,既便于学生分组围坐,也便于实训器材的摆放,为学生的实训操作创造了必要的条件。本节课根据实训的要求,笔者准备了 实训台6个,汽车电瓶6个,万用表6块,汽车灯泡6只,汽车喇叭6只,工具6套,导线若干。这些器材,完全能满足全班同学六个小组的实训需求,为顺利完成实训课教学奠定了基础。
2怎样顺利地完成本节课的教学任务,其主要环节有哪些
古人云,温故而知新。新课前简短的复习,不仅能巩固已学过的旧知识,为新知识的学习打下基础,起到引入新知识和揭示本节课将要学习的知识和技能的作用,同时,复习是提高学生学习自觉性和集中学生注意力的有效方法。本节课复习的主要内容是欧姆定律和串联电路的相关公式以及并联电路的相关公式 。其主要目的是让学生熟练掌握串联电路和并联电路中的电压公式,为引入新课和实操测量做好准备。
新课的教学过程是严谨而且是环环相扣的。展示串联电路和并联电路所要完成的实物元器件挂图,是教学的第一环节。在串联电路图的画法上,老师要重点强调开关和用电器的关系及连接位置,纠正学生画图中出现的先画灯泡和喇叭,后画开关的错误画法,并讲解其错误原因,使学生牢记“先开关,后用电器”的正确画法。
在并联电路图的画法上,老师同样要重点强调开关和用电器的关系及连接位置,纠正学生画图中出现的先画灯泡和喇叭,后画开关的错误画法,并讲解其错误原因,使学生牢记“先开关,后用电器”的正确画法。
在实物元器件的串联电路和并联电路的连接时,要重点强调连接线路的正确性和合理性,尤其要提醒学生预防短路事故的发生,讲解短路可能造成的不良后果。实物电路连接前的检查(6组同时进行)同样重要。检查内容主要工具是否齐全、元器件是否齐全、检测元器件是否完好等。实物连接并测量(6组同时进行)的任务如下:
(1)灯泡和喇叭用导线连接成串联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压关系式。
(2)灯泡和喇叭用导线连接成并联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压关系式。
(3)根据两种电路中灯泡和喇叭的工作特点,总结出汽车实际电路中各用电器的正确接法。(答案:并联接法)
(4)灯泡和喇叭用导线连接成串联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压关系式。
(5)灯泡和喇叭用导线连接成并联电路,并连接在电瓶上。测量电瓶、灯泡、喇叭的实际工作电压,并根据所测数据,阐述电瓶、灯泡、喇叭的电压的关系式。
(6)根据两种电路中灯泡和喇叭的工作特点,总结出汽车实际电路中各用电器的正确接法。(答案:并联接法)
3如何让学生的积极性高涨,教师在学生实物连接过程中起什么作用
采取小组竞赛的方式,可以充分调动学生动手操作的积极性和各小组成员通力合作的集体主义精神,使学生都有自己的分工任务,每个学生都能参与其中,突出学生的主体地位,不落下一个差生。同时,也要突出学习好的学生的智慧和风采,让他们独立操作,这样,既可以调动学习好的学生的积极性,又可以为其他学生树立榜样,以激励全班学生积极向上,比学赶帮超。
在整个竞赛接线过程中,老师要不断巡视学生的操作情况,发现问题及时纠正,并不断鼓励各小组成员,以激励他们的竞赛积极性。同时,要严格竞赛纪律,做到有速有序,保质保量地完成实物元器件的任务。在用万用表测量电瓶、灯泡、喇叭等的实际工作电压时,要提醒学生使用正确的档位,避免损坏万用表,同时,要强调测量中预防短路现象的发生。