第2节 串、并联电路中电压的规律
方式 【情景导入】
多媒体展示生活中的各种电路：
图16－2－1
导入语：日常生活中你常见的电路哪些属于串联，哪些属于并联呢？设计电路时需要考虑哪些因素呢？今天我们先来研究串联电路和并联电路电压的规律。
1．串联电路中电压规律的猜想
在探究“串联电路中电压的规律”时，教师首先提出问题：串联电路中各部分电路的电压与总电压有什么关系？然后引导学生猜想并讨论。(说明：教师引导学生积极提出自己的猜想，并且寻找支持猜想的依据。)
猜想与假设：
(1)串联电路中电压的关系应该和电流的关系相同，也就是处处相等。
(2)电压应该从电源正极出发，沿着电流方向越来越小。因为电压是使电路中形成电流的某种“力量”，“力量”会消耗，越来越小。
(3)灯泡亮的地方电压大，灯泡暗的地方电压小。
(4)串联电路中，各部分电压相加等于总电压。因为串联电池组的电压等于各个电池的电压之和。
……
2．拓展补充：改进小彩灯的连接电路
展示实物或多媒体展示图片：装饰用的一串小彩灯。
学生讨论，并画出小彩灯的电路图。
学生电路图1：
图16－2－2
教师演示：按学生设计的电路图1连接电路，闭合开关，将其中任意一个小灯泡拧松，将导致整个电路断路。
学生总结得出结论：该电路的缺点是如果有一个小灯泡烧坏了，将使整串小灯泡全部熄灭，而且实际检修起来也很不方便。
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学生电路图2：
图16－2－3
师：通过学习，我们已经知道了并联电路中，各支路两端的电压是相等的，如果小彩灯的电路这样设计，那么直接接在220 V的电源上可行吗？
生：不可行！
师：我们怎样改进才能使这个电路更科学呢？
学生思考，设计出改进后的电路：
图16－2－4
师：在这样的电路设计中除非并列的两个(或多个)灯泡同时损坏，才会对整个电路造成影响，这就大大降低了因灯泡损坏而对整个电路造成影响的概率。
[考点小说] 串、并联电路电压的规律是两种基本电路的基本规律之一，规律的探究体现了物理学研究问题的一般过程和方法，是培养学生科学素养的好素材。该知识点在中考试卷中一般以实验探究题的形式出现，而对规律的运用常结合简单的电路分析和后面将要学习的欧姆定律来进行考查。
探究电路中的电压规律
例1 [南宁中考] 如图16－2－5所示，在“探究串联电路的电压规律”实验时，闭合开关，用电压表分别测出AB、BC、AC两端的电压分别为UAB＝1.5 V，UBC＝1.5 V，UAB＝3 V，在表格中记录数据后，接下来的实验步骤是( )
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图16－2－5
A．整理数据，结束实验
B．分析数据，得出结论
C．换用不同规格的小灯泡，再测出几组电压值
D．换用电压表的另一量程，再测出一组电压值
[答案] C
例2 [东营中考] 在探究“串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系”时，小明同学想用图16－2－6甲中的器材组成电路，其中一个电压表测量电源两端的电压，一个电压表测量某一个灯泡两端的电压，请你帮助他完成下述工作(电源电压不超过3 V)。
图16－2－6
(1)在图乙所示的虚线框内画出电路图。
(2)用笔画线表示导线，将实物图连成实验电路。
(3)正确操作后，两电压表示数分别如图丙a、b所示，则电源两端的电压为______V，被直接测量的灯泡两端的电压为________V。
(4)根据串联电路中用电器两端的电压与电源两端电压的关系得：另一个灯泡两端的电压为________V。
[答案] (1)如图16－2－7所示 (2)如图16－2－8所示
图16－2－7
图16－2－8
伏特
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图16－2－9
伏特是意大利物理学家，1745年2月18日出生于意大利科莫一个富有的天主教家庭里。
伏特对科学的爱好似乎是自然而然发生的，十九岁时他写作了一首关于化学发现的六韵步的拉丁文小诗，且在青年时期就开始了电学实验。伏特读了许多书，他的好友加托尼送给他一些仪器，并在家里让出了一间房子来支持他的研究。伏特十六岁时就开始与一些著名的电学家通信，其中有巴黎的诺莱和都灵的贝卡里亚。贝卡里亚是一位很有成就的国际知名的电学家，他劝告伏特少提出理论，多做实验。事实上，伏特青年时期的理论思想远不如他的实验重要。随着岁月的流逝，伏特对静电的了解至少可以和当时最好的电学家媲美。
伏特应用他的理论制造了各种有独创性的仪器，起电盘就是其中一个杰出的例子。
一块导电板放在一个由摩擦起电的充电树脂“饼”上端，然后用一个绝缘柄与金属板接触，使它接地，再把它举起来，于是金属板就被充电到高电势，这个方法可以用来给莱顿瓶充电。这种操作可以不断地重复。这一发明是非常精巧的，以后发展成为一系列静电起电机。伏特强烈地感到，他必须定量地测定电量，于是他设计了一种静电计，这就是各种绝对静电计的鼻祖，它能够以可重复的方式测量电势差，他还为他的静电计建立了一种刻度，根据电盘的发明，根据他的描述，我们可以确定它的单位是今天的13350 V。1775年，由于起电盘的发明，伏特担任了一些学校的物理教授。他的名声开始扩展到意大利以外，苏黎世物理学会选举他为会员。
伏特的兴趣并不只限于电学，他通过观察马焦青湖附近沼泽地冒出的气泡，发现了沼气。他把对化学和电学的兴趣结合起来，制成了一种称为气体燃化的仪器，可以用电火花点燃一个封闭容器内的气体。他在三十二岁时去瑞士游历，见到了伏尔泰和一些瑞士物理学家。回来后他被任命为帕维亚大学物理学教授，这是伦巴第地区最著名的大学。他担任这个教授职务一直到退休，正是在那里他作出了他的划时代的发现。
拓展材料—— 伏特简介
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1. 学习了电压表正确的使用方法后，三位同学分别提出了如图所示的利用电压表测量并联电路电压的三种接法，下列说法正确的是（ ）
A． a、b的测量结果之和等于c的测量结果
B．三种接法的测量结果是一样的
C．三种接法的测量结果都不相同
D．只有a、b两种接法的测量结果相同
2. 复杂的电路需要你用孙悟空般的火眼金睛仔细辨别．如图所示电路中，当S闭合后，电压表V1示数为7 V，电压表V2示数为8 V．若电源电压为12 V，则灯L2两端的电压为（ ）
A．4V B．3V C．5V D．8V
3. 电流、电路、电压都是一家人，对于这家人，下面说法正确的是（ ）
A．电路断开后，电路中的电流为零，因此电源电压也为零
B．电路两端只要有电压，电路中就一定有电流
C．电压表有一定的量程，使用时选择的量程越大越好
D．在并联电路中，不论灯泡是大是小，每个灯泡两端的电压都相等
4. 张开你的慧眼，仔细辨别．如图所示当开关闭合后，两灯都发光，此时电压表V1、V2表的读数分别是4 V和2.5 V，则电源电压为________V，灯L1两端的电压为________V，灯L2 两端的电压为________V．
5. 在探究“串联电路电压的规律”实验中：
（1）要用电压表测灯L2两端的电压，连接电路如图甲所示．图中只有一根导线连错了，请你在连错的导线上划“×”，并用笔画线表示导线将电路连接正确．
（2）改正电路后，闭合开关，电压表如图乙所示，电压表的示数为________V，若电源电压为3 V，则灯L1两端的电压是________V．
【趣味链接】电压表
电压表是测量电压的一种仪器，常用电压表符号：．大部分电压表都分为两个量程： 0～3 V、0～15 V．电压表有三个接线柱：一个负接线柱，两个正接线柱．电压表的正极与电路的正极连接，负极与电路的负极连接．电压表是个相当大的电阻器，理想地认为是开路．
【拓宽延伸】
如图所示，电压表V2的读数是6 V，电压表V3的读数是4 V，则电压表V1的读数是多少伏特？
16.2 串、并联电路中电压的规律
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1. B
解析：由图可知，L1、L2并联，a图中电压表测量的是L1所在支路两端的电压U1，b图中电压表测量的是L2所在支路两端的电压U2，c图中电压表测量的是并联支路两端的电压U，所以U=U1=U2．故选B．
2.B
解析：由电路图可知，三灯泡串联，V1测L1、L2两端的电压，V2测L2、L3两端的电压；先根据串联电路的电压特点求出L1和L3的电压，再进一步求出L2两端的电压．因为三灯泡串联，所以U1+U2+U3=12 V．由电压表V1示数为7 V知：U1+U2=7 V，由电压表V2示数为
8 V知：U2+U3=8 V，解之：U2=3 V，故选B．
3.D
解析：电源是提供电压的装置，为电路提供电压，断开开关，无电流，但电源电压仍然存在，故A错；电路两端有电压，如果是开路，电路中就没有电流，故B错；若电压表量程选择过大会影响读数的精确度，故C错；在并联电路中，各支路（每个灯泡）两端的电压相等，故D正确．故选D．
4. 4 1.5 2.5
解析：由电路图可知，两个灯泡是串联的，电压表V1的示数为电路的总电压，即电源电压为4 V，电压表V2的示数为L2两端的电压，即U2=2.5 V，由串联电路电压的特点可知，灯泡L1两端电压为：U1=U-U2=4 V-2.5 V=1.5 V．
5.（1）如图所示
（2）1.2 1.8
解析：（1）图中电压表与灯泡L1串联了，应该与灯泡L2并联；（2）图中电压表选择的是0～3 V量程，对应的分度值是0.1 V，指针指在1 V后面第2个小格上，因此读数为1 V+0.1 V ×2=1.2 V；电源电压为3 V，灯泡L2两端的电压为1.2 V，根据串联电路电压的特点，灯泡L1两端的电压为3 V-1.2 V=1.8 V．
【趣味链接】电压表V1的读数是10 V．
思维点睛：因为该电路是串联电路，V1直接并联在电源两端，所以V1测量电源电压；V2并联在L1两端，所以V2测量L1两端的电压；V3与L2并联，所以V3测量L2两端的电压；因为串联电路两端的电压等于各部分电压之和，所以电源电压等于L1两端的电压与L2两端的电压之和，故关系式为U1=U2+U3=6 V+4 V=10 V．
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