问题1 如何理解串、并联电路中电流和电压的特点?
点拨 我们可以利用水流来类比电流,利用水压来类比电压,从而更好地理解串、并联电路中电流和电压的特点。

图13-5-1
如图13-5-1所示,用电器串联类似于水轮机(用水器)依次连接。在水压的作用下,水流通过每个水轮机,每个水轮机两端都存在水压,总水压等于各水轮机两端水压之和。由于水不能在水路中堆积,因此在相同时间内流过的水量都相等,即水流量相等。同样地,在串联电路中,电荷在电路中流动时,同一条线路上任何一处,相同时间内流过的电荷量相等,即电流大小相等。而每个用电器两端都需要一定的电压,总电压等于各用电器两端电压之和。
并联电路则类似于两根水管均为总水管的分支,它们的水压相等,但水流受到的阻碍大小不同时,水流的大小则不同。在并联电路中,各支路两端的电压相等,但电流大小可能不同,具体取决于各支路中用电器的电阻大小。
通过这种类比,我们可以更直观地理解串、并联电路中电流和电压的特点。
解析:
【分析】
本题采用类比法(水流类比电流、水压类比电压)理解串、并联电路的电流和电压特点。先分析串联电路的类比逻辑:水轮机依次连接的水路中,相同时间内流过各水轮机的水量相等,对应串联电路同一条线路各处电流相等;总水压等于各水轮机两端水压之和,对应串联电路总电压等于各用电器两端电压之和。再分析并联电路的类比逻辑:分支水管水压相等,对应并联电路各支路两端电压相等;各分支阻碍不同则水流不同,对应并联电路各支路电流由支路电阻决定、可能不同。通过直观类比,可快速掌握串、并联电路的电流和电压规律。
【解析】
1. 串联电路特点解析:类比水轮机依次连接的水路,水流在串联水路中无堆积,相同时间内流过各水轮机的水量相等,因此串联电路中同一条线路任意位置电流大小相等(电流处处相等);总水压是各水轮机两端水压的总和,对应串联电路总电压等于各用电器两端电压之和。
2. 并联电路特点解析:类比总水管分出的分支水路,各分支水管水压相等,因此并联电路各支路两端电压相等;若各分支水管阻碍不同,流过的水流大小不同,对应并联电路各支路电流由支路用电器的电阻决定,可能不同。
【答案】
利用水流类比电流、水压类比电压的方法,可理解串、并联电路的电流和电压特点:①串联电路:电流处处相等,总电压等于各用电器两端电压之和;②并联电路:各支路两端电压相等,各支路电流大小可能不同(由支路电阻决定)。
【知识点】
串并联电流规律、串并联电压规律、类比法
【点评】
本题运用类比法将抽象电学概念转化为直观水流模型,帮助学生快速理解串、并联电路的电流和电压特点,是物理学习中重要的概念理解方法,降低了电学入门难度,适合基础阶段学生掌握。
【难度系数】
0.3