串联和并联是在电路中常见的两种连接方式,也是电学的基础知识。那么什么样的连接方式叫串联和并联呢?它们有什么特点,两者又有什么区别?本文将围绕这个问题来分析。
串联的介绍
串联是连接电路元件的基本方式之一。将电路元件(如电阻、电容、电感,用电器等)逐个顺次首尾相连接。将各用电器串联起来组成的电路叫串联电路。串联电路中通过各用电器的电流都相等。
上图为:
串联电路连接图
串联电路的特点
1.串联电路电流处处相等:I总 = I1 = I2 = I3 =……= In
2.串联电路总电压等于各处电压之和:U总=U1+U2+U3+……+Un
3.串联电阻的等效电阻等于各电阻之和:R总=R1+R2+R3+……+Rn
4.串联电路总功率等于各功率之和:P总=P1+P2+P3+……+Pn【推导式:P1P2/(P1+P2)】
5.串联电容器的等效电容量的倒数等于各个电容器的电容量的倒数之和:1/C总=1/C1+1/C2+……+1/Cn
6.串联电路中,除电流处处相等以外,其余各物理量之间均成正比(
串联电路又名分压电路):(电流做的功指在通电相同时间内的大小)R1∶R2=U1∶U2=P1∶P2=W1∶W2=Q1∶Q2 。
7.开关在任何位置控制整个电路,即其作用与所在的位置无关。电流只有一条通路,经过一盏灯的电流一定经过另一盏灯。如果熄灭一盏灯,另一盏灯一定熄灭。
8. 在一个电路中,若想控制所有电路, 即可使用串联
9.串联电路中,只要有某一处断开,整个电路就成为断路。即所相串联的电子元件不能正常工作。
并联的介绍
把电路中的元件并列地接到电路中的两点间,电路中的电流分为几个分支,分别流经几个元件的连接方式叫并联。并联电路是电路、线路或元件为达到某种设计要求的功能的连接方式,特点是对2个同类或不同类的元件、电路、线路等首首相接,同时尾尾亦相连的一种连接方式。
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上图为:
并联电路连接图
并联的特点
1、组合中的元件具有相同的电压;
2、流入组合端点的电流等于流过几个元件的电流之和;
3、线性时不变电阻元件并联时,并联组合等效于一个电阻元件,其电导等于各并联电阻的电导之和,称为并联组合的等效电导,其倒数称为等效电阻;
4、几个初始条件为零的线性时不变电容元件并联时的等效电容为;
5、几个初始条件为零的线性时不变电感元件并联时的等效电为;
6、正弦稳态下,几个复数导纳的并联组合的等效导纳为,式中Yk是并联组合中第k个导纳。
串联和并联的区别
⑴路径法:从电源的正极出发,沿开关、用电器等元件“走”回电源负极的路径中,若只有一条通路即为串联电路,如果有两条或两条以上的路径即为并联电路。
⑵拆除法:若拆除一个用电器,另一用电器也不工作,说明这两个用电器是串联的;如果另一用电器仍然工作,说明这两个用电器是并联的。
⑶支点法:只要电路中没有出现分支点的,用电器肯定是串联的。若出现分支点,用电器可能是串联,也可能是并联的。这还要用上面的两个方法进一步加以判别。例如:在图1中,只闭合开关S1时,电流通过灯L1、L2、L3,它们是串联的。当S1、S2闭合时,电流只通过灯L3。当S1、S3闭合时,电流只通过灯L1。当S1、S2、S3都闭合时,电流通过灯L1、L2、L3,它们是并联的。看,通过开关的通断,也能够改变电路的连接情况。
应该注意的是,不能仅凭开关能控制所有用电器,就说电路是串联的。因为并联电路中在干路的开关也能控制整个电路。例:如图2所示,在桌面上有两个小灯泡和一个开关,它的连接电路在桌面下,无法看到。某同学试了一下,闭合开关时两灯泡都亮,断开开关时,两灯泡都熄灭,这两个小灯泡究竟是串联连接,还是并联连接。单凭这些无法做出判断。最简单的方法是:闭合开关,两灯泡都亮,然后拧去一只灯泡,看另一只是否发光。若发光,说明是并联;若不发光,说明是串联。
总结:串联和并联是深入电学领域的门栏,也是学习电路的基本知识,所以了解串联和并联,并熟悉两者的区别至关重要。
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