电阻的串联教案示例

电阻的串联教案示例（精选2篇）

电阻的串联教案示例 篇1

教师：把电阻一个接一个地连接起来，就叫电阻的串联.(板画图l，但其中的I、U1、U2、……等暂不标出)下面我们通过实验来找出串联电路的总电阻跟各个串联电阻的关系.为此我们先要根据欧姆定律，用伏安法测出每一个电阻的阻值，再测串联电路的总电阻值.(板画图2和实验记录表格，接着进行演示.边实验读取数据，边让学生计算阻值和填写记录表)

演示实验(1)分别先后将2欧、3欧、5欧定值电阻接于图2的A、B之间，测算其阻值.

(2)撤去5欧电阻时，不移动变阻器滑动片的位置，把2欧和3欧电阻串联起来接于A、B之间，发现安培计和伏特计的读数跟接5欧电阻时相同.教师说明，2欧和3欧电阻串联后的等效电阻(总电阻)为5欧.

(3)把10欧电阻接入A、B之间，测算其电阻值.

(4)撤去10欧电阻，但保持变阻器滑动片位置不变，把2欧、3欧、5欧电阻串联后接到A、B间，发现安培计和伏特计示数跟接10欧电阻时相同，说明串联总电阻是10欧.

教师：大家分析一下实验记录，看串联电路的总电阻跟各个串联电阻有什么关系?(学生答后，教师要求学生将结论填入课本上留出的空白处)

教师：刚才的实验不仅得出了串联电路的`总电阻等于各串联电阻之和，而且还看到，当用2欧、3欧电阻串联后去代替5欧电阻或用2、3、5欧电阻串联代替10欧电阻时，电路中的电流、电压跟接5欧或10欧电阻时一样.这就是说用2、3欧或2、3、5欧的串联电阻替换5欧或10欧电阻时，没有改变电路的电流、电压效果.所以常常把串联电路的总电阻叫做等效电阻，即这个串联电路等效于一个阻值为一定的电阻.用几个电阻联成电路去等效替换一个电阻，或用一个电阻去等效替换一个电路的方法叫等效替换法.现在大家用等效替换法解决这节课开头时提出的问题：怎样用一个100欧的电阻和几个50欧的电阻去替换一个200欧的电阻?(学生齐答)

教师：回答得好!请大家根据决定导体电阻大小的因素想一想，为什么导体串联起来后的总电阻会比其中任何一个电阻都大呢?(若学生迟疑，可指导学生看课文中相应的叙述)

教师：刚才实验得出的电阻关系可不可以运用我们已学过的欧姆定律及关于串联电路的电流和电压知识推导出来呢?可以的!为此先在电路图(图1)上把各个电阻和整个电路的电流、电压用下标区别标志出来(教师标志).应用欧姆定律于串联电路和每一个电阻，得(以下教师一边解说推导思路一边板书，下面括号中的内容可以只叙述，不板书出来)

板书：电阻关系式的推导：由I=U/R，U=IR

(分别对串联电路和各个电阻得)

U=IR，U1=I1R1，U2=I2R2，U3=I3R3 (1)

(根据前面学到的串联电路知识可知)

I=I1=I2=I3 (2)

U=U1+U2+U3 (3)

∴ IR=IR1+IR2+IR3

R=R1+R2+R3 (4)

教师：(4)式与实验结论一致.推导的根据是欧姆定律和串联电路的电流、电压特点，这也是我们解串联电路时的根据.从推导中看到，欧姆定律既可用于各个导体，也可能用于整个电路.这时要注意各个电阻的U、I、R要用不同的下标区别，且同一电阻的U、I、R要用相同的下标，以正确表达欧姆定律公式中各量是同一导体的量，解电路时这样“下标配套”是避免出现“张冠李戴”的错误的好措施.

3.应用

教师：请大家阅读课本例题1和2.(例题题文和解从略)阅读时注意领会课文在解题之前对问题的分析，理清解题思路和步骤.(学生阅读5分钟，教师板画出图3和图4后巡视答疑)请哪位同学说说例题1的解题步骤?(学生会根据课文的分析答：“先求出R1、R2串联的总电阻，再根据欧姆定律求出电路中的电流”)

教师：回答出了解题的主要步骤.有一点请大家注意，课文分析中首先提出的是“画出电路图”，这个解题的准备步骤很重要，根据题意画出电路结构图，并把已知量的符号(包括下标)、数据和待求量的符号标在图上，使题意在图上一目了然，便于我们分析已知量和待求量的联系，迅速理清解题思路.这个技能大家在解题时要注意练习，学到手.

例题1的解题思路是这样的，先从与已知量(R1、R2)相关的规律(R=R1+R2)出发，解出与待求量(电路电流)相关的未知量(R)，然后再用与待求量相关的规律求出待求量.简单说就是从已知分析到待求.

板书：分析问题的思路：已知→待求

这种思路对解答较简单的问题是简捷有效的.

分析问题也可以沿着相反的思路进行，即从与待求量(I)相关的规律(I=U/R)出发，沿着“为求得待求量I，已知U，需求未知量R，而R与规律R=R1+R2相联系，R1、R2已知，故I可求.简单说，就是从待求分析到已知.这思路可用下面的图式表示.

板书：待求→已知

在分析比较复杂的问题时，这种分析思路容易找准分析方向，可以形象地叫做“跟踪追击”，从未知跟踪到已知.比如，例题2的分析思路可以这样进行：边板书边解释)

分析清楚后，可以像课本那样书写：先解(B)、(C)两式，最后解(A)式，请大家从R=R1+R2出发分析“跟踪追击”，找出例题2的另一种解法.(全体学生练，请一位优等生到黑板上解)

教师：刚才的解法的分析思路可表达如下：

教师：从例题的解答中还可以看出，所根据的规律分为两类：一类是串联电路整体的物理量(“总”量)与每一个电阻的同种物理量(“部分”量)的关系，即(2)、(3)、(4)式;另一类是每一个电阻或整个电路的电流、电压、电阻的关系，即用欧姆定律表达出的(1)式.因此，我们在分析问题时，既要分析一个电阻上各量的关系，又要分析各电阻与整个串联电路的联系.这种把整体和部分联系起来综合分析的方法，既是课本导出(4)式的基本方法，也是我们今后分析处理电路问题的基本方法，大家要细心领会.

板书：分析问题的方法：

等效替代法;

综合分析法.

4.小结

教师：到现在为止，我们学习了电学的两类规律，初步接触到了等效替代法和整体、部分综合分析法.请大家在复习和练习中注意领会上述内容，并用以去解答课本“想想议议”中提出的问题(其内容是：“猜猜看，把电阻R1、R2、R3、…Rn串联起来，它们的总电阻是多少?你能够用推导的方法来证明你的猜想吗?”)，希望能有同学找到不止一种证明方法.

5.布置作业

(1)一根铜线和一根镍铬合金线，长短粗细都相同，把它们串联在电路里，哪根导线上的电压大?哪根导线中的电流大?为什么?

(2)把一个内电阻r=0.1欧的安培表与一个R=100欧的电阻串联后接在电源上，与电路中不接安培表比较，安培表接入对电路有什么影响?这种影响在什么情况下可以忽略不计?在我们所做的实验中都没有考虑这种影响，为什么?

(3)试证明，由电阻R1、R2串联后接在电源上，串联电路的总电压与任一电阻上的电压之比等于总电阻跟该电阻之比;两电阻上的电压跟两电阻的阻值成正比.

(四)设想、体会

1.本教案设计时，一方面遵循教材的编写思想，使学生明白物理规律既可以直接从实验得出，也可以用已知规律从理论上导出，注意设计和用好演示实验，对电阻关系式进行细致的推导.但重点落在充分运用教材的课首问题、实验结果、对电阻关系的推导，以及例题中涉及的物理实际问题，浅显具体地阐明分析问题的思路和方法.

2.演示实验的设计用了三个定值电阻和五步实验，两次得出电阻关系.这既为学生理解电阻关系式提供了事实依据，又为介绍等效方法和应用等效方法解决引出课题的问题提供了感性认识，使引入性问题、实验、讲授、论证统一起来，还为师生在思考和评议“想想议议”中用等效法进行论证奠定了基础.

3.教案设计让学生自己先看课文的例题及其分析与解，既是为了发挥学生学习的主动性，也是为了教师后面介绍分析问题的思路和方法创造较好的教学情境.相当一部分学生在阅读例题2的分析时，不易把握所用的推理方法(正反推理)及相应的思路.这就为教师阐述“跟踪追击”法(反向推理法)创造了事实基础和情绪基础.教案先利用例题1的简单情况介绍正向推理(已知―→待求)和反向推理(待求―→已知)方法，在分析例题2时，介绍反向推理的优点，并引导学生自己用反向推理方法从R=R1+R2出发分析问题，既强化了学生对反向推理方法的基本思路的认识，又通过一题多解向学生展示了解决问题的思路和方法不是唯一的.反向推理以其推理方向容易选准的特点而易于为初学者掌握，强化学生对它的认识是很有必要的.

4.欧姆定律中各量是同一电路或同一导体的量，对初学者来说是一个容易出错的问题.在串联电路的教学中第一次有了帮助学生正确认识这一点的客观条件.教学中应充分利用这一条件，强化学生对欧姆定律的理解和应用的认识.教案在推导出电阻关系后，特别强调“下标配套”，在讨论解题步骤时，对“画出题意图”一步加以强调，其目的之一就在于强化对欧姆定律及其应用的理解.

5.教案的这种安排，为下节课顺利学习并联电路打下了基础.把“想想议议”留到下节课开始去讨论，除了因为讨论思路和方法使课时稍偏紧的原因外，更主要的是在下节课开头来讨论，可以复习本节课涉及的分析思路和方法，为发挥学生学习的主动性，顺利学好并联电路的知识铺平道路.

电阻的串联教案示例 篇2

随着经济社会发展和居民生活水平提高, 能源与环境问题日益严重,太阳能作为清洁能源,取之不尽,用之不竭,具有广阔的应用前景。在众多种类的太阳能电池中,晶硅太阳能电池应用最为成熟,技术研究也最为全面[1,2,3]。电极材料作为晶硅太阳能电池的关键技术之一,对提升电池效率非常重要。但是,目前关于晶硅太阳能电池的研究主要集中在正面电极及正银浆料上,对背面电极特别是背银浆料的研究和报道较少,对于背银电极的研究也主要关注焊接性能[4],忽略其对串联电阻的影响。众所周知,浆料与硅基体及其他电极材料良好的匹配性是电池片获得高转换效率的前提[5,6,7,8,9],背面电极同等重要。背银电极与背铝电极导通良好,才能得到串联电阻小、转换效率高的电池片。

对于传统工艺的产业化晶硅太阳电池,人们在研究串联电阻的组成[10,11]时,也没有详细对背表面电阻进行深入研究。我们通过对市场上现有成品晶硅太阳能电池片的背面电极进行观察发现,在电极内部背银电极与背铝电极重叠部位普遍存在裂隙,如图1。这一裂隙的存在可能导致背表面接触电阻的升高进而影响电池的总体效率。

根据这一发现对不同牌号背银浆进行对比,分析背银电极与背铝电极之间的接触性能的差异,通过更换背银浆料降低电池片串联电阻。

2 实验部分

以背银浆料B (乐凯胶片股份有限公司生产的背银浆BSP0181),与市售背银浆料A进行对比,制作多晶硅电池片。用于实验测试的晶体硅太阳能电 池片都是 采用工业 上通用的 刻蚀、PECVD镀减反射膜等工艺制成。

制备背银浆所需原材料均从市售产品中选购,正银浆料与背铝浆料均为市场上销售的成熟产品。

所需主要实验设备及仪器见表1

2.1背银浆的制备

以松油醇为溶剂,分别加入质量分数为5%的乙基纤维素,再各加入质量分数为1%的其他助剂,混合均匀。于120℃的油浴中加热直至完全溶解,保温2h后冷却,得到有机载体。将银粉、玻璃粉以及有机载体按照质量比为60:5:25称量后。在玛瑙研钵中充分混合并置于三辊机上研磨,为了得到均一的混合效果,要在研磨机上反复几次,直到刮板细度计测得细度为小于15μm时出料,即得到太阳电池背面电极用银浆。

2.2浆料印刷、烧结及测试

将A、B两种浆料分别采用工业标准的印刷机和丝网 印刷而成 ,丝网参数 为280目 , 丝径30μm,张网角度22.5°,张力28N。使用工业用链式烧结炉在标准电池烧结条件下进行烧结,设定峰值烧结温度为920℃。

2.3分析与测试

两种浆料所得的电性能数据由标准工业采用的电池片分选机测得;通过扫描电镜对电池片背银电极与铝电极接触情况进行观察,使用能谱仪对接触部位进行元素分析。

3结果与讨论

3.1微观分析

将电极表面的铝膜刮除,使用扫描电镜观察背银电极与背铝电极的搭接处的熔融金属层存在的裂隙,用能谱仪分析裂隙底部区域。

通过扫描电镜图(见图2所示),a- 1,a- 2(背银浆A)与b- 1,b- 2(背银浆B)对比我们 可以看出,在背银浆A制作的背银电极和背铝电极搭接处存在明显的断裂,局部放大后见图2 (a- 2)所示,可以发现裂隙宽度达到20~50μm,对此裂隙底部区域进行能谱分析如图3,证实裂隙底部暴露的为含铝的硅基底 (铝掺杂的硅基体,与铝背场能谱结果相同)裸露出来。图2(b- 1,b- 2)中的裂隙发生较少,且呈不连续状态,熔融层保持连接状态。

产生这一现象的根本原因是金属及合金的线性热膨胀系数远大于硅的线性热膨胀系数。铝的线性热膨胀系数为23.6×10-6/K,银的线性热膨胀系数为19.5×10-6/K,硅铝合金的线性热膨胀系数接近铝 (硅铝合金层的线性热膨胀系数随硅含量的增加或硅相体积分数的增加呈线性下降趋势[12]),硅的线性热膨胀系数为2.8×10-6/K。在烧结后冷却过程中,由于凝固点的差异,银先于铝和硅 - 铝合金凝固,在之后铝和硅 - 铝合金熔融体凝固过程中,铝膜和硅 - 铝合金层因凝结和冷却收缩,将银 - 铝结合部拉破,形成裂隙。

使用背银浆B可以有效的防止这种现象的产生,裂隙产生的数量(概率)均明显少于浆料A。

3.2电性能数据

A、B两种浆料在标准太阳能电池片生产线上大量使用,所用正银浆料、铝浆及硅片均为同一品牌同一批次,对印刷烧结生产的电池片进行电性能分析,对所得数据取平均值结果如表2所示。

由上表可以看出浆料B生产所得的电池片的串联电阻Rs要明显低于浆料A,转换效率及填充因子要高于浆料A。

对上述电池片的单片测试数据随机取500片进行分析,如图4所示。

对随机取样的数据进行分析也可以看出,在开路电压相当的情况下,由于浆料B的串联电阻Rs较小,Eta及填充因子FF均优于浆料A。对产生这一结果的原因进行分析如下:

理想情况下,电子注入铝背场和硅基体之前,应依次经过背银电极———背银电极和铝电极搭接部位(铝膜和合金层或共晶层的叠层结构)———铝电极或铝硅合金层等导体,两种电极搭接部位的铝膜与合金层(或共晶层)在电路中是并联关系。如图5(a)。如果在电极体出现裂隙或局部断裂,会引起背面电极电阻上升,进而使电池片串联电阻增大,影响电池片的转化效率Eta。如图5(b)。

为了证实正常情况下背电极与背电场间电子运输的通道确实如图5(a)所示,我们对电池片的铝电极表面电阻与刮除铝膜后 (保留硅铝合金层)的表面电阻进行测量比较,得到的结果为:电池片铝膜表面的电阻在20~30mΩ/□之间,刮除铝膜后表面电阻为45~53mΩ/□,说明铝膜和合金层两者电阻基本相当。可以证实图5(a)所示的两条导电通路均为正常情况下的电子传输途径,电极体中裂隙的存在会使电子传输受阻,增大电池片串联电阻。

4结论