串聯與並聯
進階串聯只有一條電流路徑,一處斷全停、燈泡較暗;並聯有多條支路,一處斷其他照常。家中電器全部並聯。
- 串聯:一條路徑,一處斷全停,燈泡較暗。
- 並聯:多條支路,一處斷其他照常,燈泡各自正常亮度。
- 串聯時電池電壓由各燈泡分擔。
文體小知識:科普知識文章用生活實例解釋科學概念,先看現象再講原理,讀完就能解釋日常見到的東西。
§課文原文 Passage
1實驗桌上兩個燈泡、一枚電池:把燈泡首尾相連成一條線是一種接法,把兩個燈泡各佔一條支路又是另一種。前者叫串聯,後者叫並聯 — 接法不同,表現完全兩樣。
2串聯電路只有一條電流路徑:電流依次流過每個元件,每個燈泡只分到部分電壓,所以偏暗;任何一處斷開,全部熄滅。並聯電路則在分流點分成多條支路:每條支路都直接取得電池電壓,燈泡亮度正常;一條支路斷開,其餘照常。
3家中正是並聯的世界:電燈、風扇、雪櫃、電視各自開關、互不干擾。試想像如果全家電器串聯 — 關掉一盞燈,全屋電器都要停;一個燈泡燒壞,整屋陷入黑暗。
4並聯方便,但同一插座插滿電器又會帶來新問題:電流過大怎麼辦?下一課講用電安全。
1重點摘要 Summary
串聯只有一條電流路徑,一處斷全停、燈泡較暗;並聯有多條支路,一處斷其他照常。家中電器全部並聯。
2生字卡 Vocabulary
元件首尾相連、電流只有一條路徑的接法。
電流分成兩條或以上支路流動的接法。
並聯電路中電流可通過的其中一條分路。
電路中電流分開或匯合的位置。
燈泡發光的強弱:串聯的燈泡較暗,並聯的燈泡各自保持正常亮度。
電路某處斷開令電流停止:串聯一處斷全停,並聯只停該支路。
家中電器以並聯方式連接的電路,各電器可獨立開關、互不影響。
並聯時總電流在分流點分成多份,各支路只取得其中一部分。
3逐步講解 Steps
- 串聯:一條路徑串聯是把元件逐個首尾相連,電流只有一條路可走:把兩個燈泡依次連接後再接上電池,電流便依次流過兩個燈泡,流過每個燈泡的電流都相同,這是串聯最重要的特點。不過兩個燈泡要分擔電池的電壓,每個分到的電壓減半,所以兩燈都比單燈時暗。舊式聖誕燈串正是串聯的典型例子。
- 串聯一斷全停串聯電路的最大弱點是一斷全停:旋出串聯電路中任何一個燈泡,電路立即斷開,另一個燈泡也馬上熄滅,因為唯一的路徑中斷了,電流無處可走。舊式聖誕燈一粒燒壞,整串便失去照明,正反映這個缺點;修理時也要逐粒檢查,相當費時。這解釋了為什麼家居電路不採用串聯。
- 並聯:多條支路並聯是把元件分別接在相同的兩個接點之間,形成多條支路:電流在分流點分成兩路,各自流過一個燈泡,每條支路都取得電池的全部電壓,所以每個燈泡都像單獨接電池一樣亮。家居電路全部採用並聯,各電器接在不同支路上,互不影響,可以獨立開關,正是因為這個特性。
- 並聯一斷另一仍亮並聯的優點是各支路獨立運作:旋出並聯電路中一個燈泡,另一個照常亮著,因為電流改走仍然接通的支路,電源不受影響。家居中一盞燈壞了,其他燈和電器照常工作;牆上插座即使空著,也不妨礙其他插座供電,全是並聯的功勞。這種可靠性正是現代電路設計追求的目標。
- 亮度比較把同一電池接上不同組合,亮度立即分出高下:一個燈泡直接接電池最亮;兩個並聯時,每個都取得全部電壓,各自接近正常亮度;兩個串聯時,電壓被平分,明顯較暗。串聯的燈泡越多,每粒分到的電壓越少,整串也越暗。這個比較實驗能直觀展示兩種接法的差異,宜親自動手做一次。
- 日常例子判斷接法先數電流共有多少條路徑:家中的電燈、電視、雪櫃全部並聯,可以獨立開關,一件壞了不影響其他;舊式聖誕燈飾則是串聯,一粒壞全串熄。汽車的車頭燈也並聯,一邊燒壞另一邊仍亮,夜間行車才有保障。可見並聯既可靠又靈活,是現代生活用電的主流選擇,串聯則見於特殊場合。
4圖解 Diagrams
5例題示範 Example
例題:一串舊式聖誕燈由 10 個相同燈泡串聯而成。為什麼每粒都相當暗?若其中一粒燒壞,會發生什麼事?
- 串聯電路只有一條電流路徑,10 個燈泡依次通過同一電流。
- 電池的電壓由 10 個燈泡分擔,每粒只分到約十分之一的電壓。
- 每粒燈泡分到的電壓小,發出的光暗。
- 其中一粒燒壞即令電路斷開,整串燈全部熄滅。
- 答案:串聯電路只有一條路徑,同一電流依次通過 10 個燈泡;電池的電壓由 10 個燈泡平均分擔,每粒只得到約十分之一,所以光度遠低於正常。若其中一粒燒壞,整條電路斷開,電流無法通過,整串燈便全部熄滅。要燈泡互不影響,應改用並聯接法。
6常見錯誤 Mistakes
75 題快測 Quick check
Q1串聯電路中電流有幾條路徑?
Q2並聯電路中拆走其中一個燈泡,其餘燈泡會怎樣?
Q3同一電池下,兩燈串聯與兩燈並聯,哪個組合較亮?
Q4家中電器採用哪種接法?有什麼好處?
Q5舊式聖誕燈飾一粒燒壞全串熄滅,說明它採用什麼接法?
8重點回顧 Recap
- 串聯:一條路徑,一處斷全停,燈泡較暗。
- 並聯:多條支路,一處斷其他照常,燈泡各自正常亮度。
- 串聯時電池電壓由各燈泡分擔。
- 家居電路用並聯,電器可獨立開關。
- 判斷接法先看電流路徑:一條是串聯,有分流是並聯。