劉亮

論述高中物理中串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的區(qū)別

劉亮

（長沙市明達(dá)中學(xué) 湖南長沙 410000）

高中物理在電路方面經(jīng)常會(huì)考察到串聯(lián)和并聯(lián)，這兩種電路的連接方式不僅在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)中很重要，在生活中也是隨處可見。通過了解串聯(lián)和并聯(lián)的連接，掌握串并電路的電壓和電流的特點(diǎn)。其中涉及比較多的還有一個(gè)就是電阻的計(jì)算，電阻和電流、電壓在不同的電路連接方式中相互之間的影響程度不同。本文主要探討高中物理串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的一些基本特點(diǎn)、性質(zhì)和主要區(qū)別。

高中物理；串聯(lián)電路；并聯(lián)電路；區(qū)別

1 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特性

1.1 串聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)

串聯(lián)電路主要特點(diǎn)有：①電路中各處的電流均相等，即I1=I2=……=In；②電路兩端的總電壓等于各部分電路兩端電壓之和，即U=U1+U2+……+Un。

串聯(lián)電路主要性質(zhì)有：①總電阻等于各部分電路電阻之和，即R=R1+R2+……+Rn；②電壓的分配，U1/R1=U2/R2=……=Un/Rn。

1.2 并聯(lián)電路的特點(diǎn)和性質(zhì)

關(guān)于并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)有：①電路中各支路兩端的電壓相等，即U1=U2=……=Un；②電路的總電流等于各支路電流之和，即I=I1+I2+……In。

并聯(lián)電路的重要性質(zhì)：總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，推論：①并聯(lián)總電阻小于任一支路電阻；②任一支路電阻增大，總電阻增大；反之，減?。浑娏鞣峙?，I1R1=I2R2=……InRn=U。

2 串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的主要區(qū)別

當(dāng)我們拿到一個(gè)電路圖時(shí)，首先第一件事不是一股腦的去做分析，而是學(xué)會(huì)先將電路圖去簡化，判斷它是串聯(lián)還是并聯(lián)，之后才正式進(jìn)入分析階段。

2.1 復(fù)雜電路的等效化簡

（1）電路化簡時(shí)的原則：①無電流的支路化簡時(shí)可去除；②等電勢的各點(diǎn)化簡時(shí)可合并；③理想導(dǎo)線可任意長短；④理想情況下的電壓表可作為斷路看待，理想情況下的電流表可作為短路看待。

（2）常用等效化簡方法：①電流分支法：a.先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)出；b.判斷各結(jié)點(diǎn)元件的電流方向；c.按照電流的流向，從左往右依次將各個(gè)元件、結(jié)點(diǎn)、分支逐一畫出；d.將畫出的等效圖加工整理。②等勢點(diǎn)排列法：a.先將各結(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)；b.判斷各結(jié)點(diǎn)電勢高低；c.從左往右將各結(jié)點(diǎn)根據(jù)電勢高低排列，再把支路勾出來；d.將畫出的等效圖加工整理。

（3）當(dāng)電路中含有電容器時(shí)，關(guān)于它的直流電路的分析方法：①穩(wěn)定的電路情況下，由于電容器其實(shí)是斷路的，兩端電壓跟它一起并聯(lián)的電路兩端的電壓相等；②電容器的充電和放電都是會(huì)伴隨兩端的電壓和電流的變化而變化；電容器進(jìn)行充電的時(shí)候，說明它兩端的電壓正在升高；反之，將放電。

2.2 串聯(lián)電路、并聯(lián)電路的區(qū)別

關(guān)于電阻，不同的電路連接方式對電阻的關(guān)聯(lián)不同。串聯(lián)中任一部分的電阻都比總電阻?。徊⒙?lián)電路的總電阻小于其中任一支路的電阻，且小于其中最小的電阻；幾個(gè)相同的電阻R并聯(lián)，其總電阻為R總=R/n；并聯(lián)多個(gè)電阻時(shí)，總電阻會(huì)隨著任何一個(gè)電阻的大小變化而發(fā)生變化，呈現(xiàn)一起增減的形式。

關(guān)于電壓、電流的分配情況，也同樣受不同的電路連接方式的影響。串聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，U=IR；并聯(lián)電路中通過各支路電阻的電源跟它們的阻值成反比，I=U/R。此處，需要特別說明的是：①在電路電壓超過用電器額定電壓時(shí)，可以串接一個(gè)分壓電阻；在電路中電流超過某元件的額定電流時(shí)，可并聯(lián)一個(gè)分流電阻；②串聯(lián)和并聯(lián)的總電阻與原電阻是一種等效替代關(guān)系，計(jì)算等效電阻時(shí)，首先要分清串并聯(lián)關(guān)系。

3 電流表和電壓表

3.1 電流表

電流表主要部分為永久磁鐵和可轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，其工作原理是通電后，線圈在磁場力的作用下帶動(dòng)指針偏轉(zhuǎn)，指針的偏角與通過指針的電流成正比，其作用是測量微小電流和電壓。其表頭的三個(gè)主要參數(shù)為：①內(nèi)阻Rg，是小量程電流表G的電阻；②滿偏電流Ig，小量程電流表G指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流；③滿偏電壓Ug，小量程電流表G通過滿偏電流時(shí)，加在它兩端的電壓。將表頭改裝電流表的原理是：并聯(lián)一個(gè)電阻，分擔(dān)一部分電流，R的作用是進(jìn)行分流。

3.2 電壓表

電壓表是由小量程的電流表串聯(lián)一定的分壓電阻所組成，用串聯(lián)分壓的原理來改裝電壓表，從而擴(kuò)大量程，串聯(lián)的電阻大小根據(jù)所分擔(dān)的電壓來進(jìn)行計(jì)算。電壓表是個(gè)相當(dāng)大的電阻器，可認(rèn)為是斷路。與標(biāo)準(zhǔn)電壓表校對應(yīng)注意幾個(gè)問題：①改裝后的電壓表與標(biāo)準(zhǔn)表并聯(lián)；②滑動(dòng)變阻器連接成分壓式；③算出改裝電壓表滿刻度的誤差。當(dāng)出現(xiàn)指針指示的最大值不準(zhǔn)確時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)它的分壓電阻來解決。假如還有其他的點(diǎn)也不怎么準(zhǔn)確時(shí)，有可能是表自身存在問題。

4 結(jié)語

綜上所述，了解高中物理中電路串聯(lián)和并聯(lián)的相關(guān)問題：①要了解清楚它們的連接方式；②掌握其各自的特點(diǎn)和相關(guān)計(jì)算；③摸清楚電壓表和電流表在這其中充當(dāng)一個(gè)什么樣的角色，能極大地提高我們學(xué)生的動(dòng)手、動(dòng)腦的能力，挖掘出我們探索未知的精神。

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