串联

电路连接方式

串联（series connection）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。

主要特点

将二个或二个以上元件排成一串，每个元件的首端和前一个元件的尾端连成一个节点，而且这个节点不再同其他节点连接的连接方式。图示三个元件串联。元件3的首端和元件2的尾端连成节点q;元件2的首端和元件1的尾端连成节点p。元件1的首端a和元件3的尾端b则分别和电路的其他节点连接。

串联电路的特点主要有：

① 所有串联元件中的电流是同一个电流，I总= L1= L2= L3=……= Ln。

② 元件串联后的总电压是所有元件的端电压之和，U总=U1+U2+U3+……+Un。

图示电路中，u是总电压，u1、u2、u3分别是元件1、2、3的电压，u=u1+u2+u3。

常用元器件串联特点及计算

电阻串联

如右图所示，n个电阻器串联在一起。现将电源连接于这串联电路的两端。按照基尔霍夫电流定律，从电源给出的电流等于通过每一个电阻器的电流。所以：

根据欧姆定律，第 k 个电阻器两端的电压等于通过的电流乘以其电阻：

根据基尔霍夫电压定律，电源两端的电压等于所有电阻器两端的电压的代数和：

所以，n个电阻器串联的“等效电阻”Req 为

满足欧姆定律，电流源两端的电压等于给出的电流乘以等效电阻：

注意到串联电路的各个电阻所分担的电压成比例：

电导G是电阻R的倒数，故n个电阻器串联的等效电导为：

其中，Gi是第 i 个电阻器的电导。

对于两个电阻器串联的简单案例，等效电导为

电容串联

如右图所示，n个电容器串联在一起。现将电源连接于这并联电路的两端。从电容的定义，可以得到，通过第 k 个电容器的电流等于其电容乘以其两端的电压变率：

按照基尔霍夫电流定律，从电源（直流电或交流电）给出的电流 i 等于通过每一个电容器的电流。所以，

根据基尔霍夫电压定律，电源两端的电压等于所有电容器两端的电压的代数和：

电源两端的电压改变率为

所以，n 个电容器串联的等效电容Ceq为

每一个电容器都有其制造工厂设定的“电压额定值”（voltage rating）。假设“工作电压”（由于通电而出现于电容器两端的电压）超过电容器的电压额定值，则可能会造成这电容器故障。为了避免电容器故障，可以增添电容器，将几个同样的电容器串联在一起，使得电压额定值的代数和大于工作电压。但这也会降低电路的等效电容。

电感串联

如右图所示，n 个电感器串联在一起，类似前面所述方法，可以计算出其等效电感为

其中，Li 是第 i 个电感器的电感。

由于电感器产生的磁场会与其邻近电感器的缠绕线圈发生耦合，很难避免紧邻的电感器彼此互相影响。物理量互感M能够给出对于这影响的衡量。

由电感分别为L1、L2，互感为 M 的两个电感器构成的串联电路，其等效互感Leq为：

对于具有三个或三个以上电感器的并联电路，必需考虑到每个电感器自己本身的自感和电感器与电感器之间的互感，这会使得计算更加复杂。等效电感是所有自感与互感的代数和。

例如，由三个电感器构成的串联电路，会涉及三个自感和六个互感。三个电感器的自感分别为、、；互感分别为、、、、、。等效电感为

由于任意两个电感器彼此之间的互感相等，=，后面两组互感可以合并：

开关串联

由两个以上开关串联在一起，会形成逻辑与电路。假设连接电源于这电路的两端，则只有当所有开关都闭合时，电流才会流通。

电源串联

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 battery）是由六个2伏特单电池以串联方式构成。

并联和串联的区别

最直观的区别是这两种连接方式的电池所表现的不同特点，四节电池串联起来有6V，而并联则仍然只有1.5V。

1.串联电路：把元件逐个顺次连接起来组成的电路。如图，特点是：流过一个元件的电流同时也流过另一个。例如：节日里的小彩灯。在串联电路中，闭合开关，两只灯泡同时发光，断开开关两只灯泡都熄灭，说明串联电路中的开关可以控制所有的用电器。

2.并联电路：把元件并列地连接起来组成的电路，如图，特点是：干路的电流在分支处分两部分，分别流过两个支路中的各个元件。例如：家庭中各种用电器的连接。在并联电路中，干路上的开关闭合，各支路上的开关闭合，灯泡才会发光，干路上的开关断开，各支路上的开关都闭合，灯泡不会发光，说明干路上的开关可以控制整个电路，支路上的开关只能控制本支路。

3.串联电路和并联电路的特点：在串联电路中，由于电流的路径只有一条，所以，从电源正极流出的电流将依次逐个流过各个用电器，最后回到电源负极。因此在串联电路中，如果有一个用电器损坏或某一处断开，整个电路将变成断路，电路就会无电流，所有用电器都将停止工作，所以在串联电路中，各几个用电器互相牵连，要么全工作，要么全部停止工作。在并联电路中，从电源正极流出的电流在分支处要分为两路，每一路都有电流流过，因此即使某一支路断开，但另一支路仍会与干路构成通路。由此可见，在并联电路中，各个支路之间互不牵连。

串联分压，并联分流。

原理：在串联电路中，各电阻上的电流相等，各电阻两端的电压之和等于电路总电压。可知每个电阻上的电压小于电路总电压，故串联电阻分压。

在并联电路中，各电阻两端的电压相等，各电阻上的电流之和等于总电流（干路电流）。可知每个电阻上的电流小于总电流（干路电流），故并联电阻分流。电阻的串并联就好像水流，串联只有一条道路，电阻越大，流的越慢，并联的支路越多，电流越大。

判断方法

怎样判断电路中用电器之间是串联还是并联？

串联和并联是电路连接两种最基本的形式，它们之间有一定的区别。要判断电路中各元件之间是串联还是并联，就必须抓住它们的基本特征，具体方法是：

（1）用电器连接法：分析电路中用电器的连接方法，逐个顺次连接的是串联；并列在电路两点之间的是并联。

（2）电流流向法：当电流从电源正极流出，依次流过每个元件的则是串联；当在某处分开流过两个支路，最后又合到一起，则表明该电路为并联。

（3）去除元件法：任意拿掉一个用电器，看其他用电器是否正常工作，如果所有用电器都被拿掉过，而且其他用电器都可以继续工作，那么这几个用电器的连接关系是并联；否则为串联。

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