串联电路

元件沿着单一路径连接的电路

几个电路元件沿着单一路径互相连接,每个节点最多只连接两个元件,此种连接方式称为串联。以串联方式连接的电路称为串联电路。

串联电路中流过每个 电阻 的电流 相等 。因为直流电路中同一支路的各个截面有相同的 电流 。

定义

两个小灯泡首尾相连,然后接进电路中,我们说这两个灯泡是 串联(series connection) 。

图示一种电路,电流依次通过每一个组成元件的电路。串联电路的基本特征是只有一条支路。

特点

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。

优点:在一个电路中,若想控制所有电路,即可使用串联的电路;

缺点: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;

区分:串联电路没有 分叉 (支路)。

电路规律

(1)流过每个 电阻 的电流 相等 ,因为直流电路中同一支路的各个截面有相同的 电流 。

(2)总电压(串联电路=两端的电压)等于分电压(每个电阻两端的电压)之和,即U=U1+U2+……Un。这可由电压的定义直接得出。

(3)总电阻等于分电阻之和。把 欧姆定律 分别用于每个电阻可得 代入 并注意到每个电阻上的电流 相等 ,得 。此式说明,若用一个阻值为 的 电阻 元件代替原来n个电阻的串联电路,这个元件的电流将与原串联电路的电流相同。因此电阻R叫原串联电阻的等效电阻(或总电阻)。故总电阻等于分电阻之和。

(4)各电阻分得的电压与其阻值成正比,因为 。

(5)各电阻分得的功率与其阻值成正比,因 。

(6)并联电路电流有分叉。

应用

思考由两个同样电阻的电灯泡与一个9 V电池的连接方式,将 导线 从电池正极连接到电灯泡A的铜片,再从电灯泡A的灯头尖端连接到电灯泡B的铜片,再从电灯泡B的灯头尖端连接到电池 负极 ,构成一个连续的闭合循环,则这些电灯泡与电池是以串联方式成串联电路。通过每一个电灯泡的电流都 相等 。每一个电灯泡的铜片与灯头尖端的电压为4.5 V。假设其中有一个电灯泡烧坏了,则会形成断路,另外一个电灯泡也无法通电发亮。

换另一种连接方式,将一条导线从电池正极连接到电灯泡A的铜片,再连接到电灯泡B的铜片,又将另一条导线从电池负极连接到电灯泡A的灯头尖端,再连接到电灯泡B的灯头尖端,则这些电灯泡与电池是以并联方式连接成并联电路。每一个电灯泡的铜片与灯头尖端的电压为9 V。通过每一个电灯泡的电流都 相等 ,其 代数和 为电池给出的电流。假设其中有任意一个电灯泡烧坏了,另外一个电灯泡仍旧会通电发亮,而且通过的电流会加倍。

实际应用

电池

假设电池组内部的几个单电池以串联方式连接成电源,则此电源两端的电压是所有单电池两端的电压的代数和。例如,一个 电动势 为12 伏特 的汽车电池(automotive 蓄电池 )是由六个2 伏特 单电池以串联方式构成。