同學們,串聯(lián)電路和并聯(lián)電路是初中物理的重點內(nèi)容之一,也是整個電學部分的基礎內(nèi)容。我們對串、并聯(lián)電路的學習所能達到的程度直接會影響到對歐姆定律及電功、電功率、焦耳定律等內(nèi)容的理解和應用,因此學好串、并聯(lián)電路是以后學習有關電路知識的基礎和關鍵。
1 串聯(lián)和串聯(lián)電路
由于大家剛接觸電路,因此在串、并聯(lián)電路的學習中,普遍存在的問題是將串聯(lián)和串聯(lián)電路,并聯(lián)和并聯(lián)電路混為一談,認為串聯(lián)指的就是串聯(lián)電路,并聯(lián)指的就是并聯(lián)電路。實際上它們之間有明顯的區(qū)別。如果這個問題不能很好地解決,大家可能會出現(xiàn)電路學完了,還不認識串、并聯(lián)電路的局面。因此在學習中,對串聯(lián)和串聯(lián)電路、并聯(lián)和并聯(lián)電路的概念一定要明確地加以區(qū)分。串聯(lián)是對電路元件的一種連接方法,即就是“把電路元件逐個順次連接起來”的方法,這里的元件可以是開關,也可以是用電器,還可以是其它電路元件。而串聯(lián)電路則是指把用電器逐個順次連接在電源上組成的電路,它是一種基本的電路。
如圖1所示,電路中開關和燈泡是串聯(lián)的,也就是說它們是順次連接起來的,但它只是簡單電路,而不是串聯(lián)電路。如果要測這個電路中的電流,就要把電流表串聯(lián)在這個電路中,如圖2所示,它也不是串聯(lián)電路。要組成串聯(lián)電路,至少要有兩個用電器,如圖3所示。
市場上出售的裝飾用的小彩燈,經(jīng)常用來裝飾店堂、居室,以烘托歡樂的氣氛,其中的幾十只燈泡就是串聯(lián)的。如果把小彩燈插到電源上,可以看到幾十只小燈泡同時發(fā)光,如果任意取下一個小燈泡(或斷開開關),就會看到所有的小燈泡都不亮了,引導學生分析其原因。然后可以繼續(xù)分析:若一個小燈泡的燈絲被燒斷,其它的燈泡還會不會發(fā)光?由于串聯(lián)電路中通過一個用電器的電流也要通過其它用電器,因此串聯(lián)電路的用電器總是同時工作的,只要有一個用電器斷路,其它的用電器也就停止工作,即就是一個開關同時控制所有用電器。在實際生活中,由于串聯(lián)電路中的用電器不能單獨控制,所以使用的較少。試想:如果一個家庭乃至于一棟樓上的所有住戶的電燈、電冰箱、電風扇、錄音機、電視機等電器設備串聯(lián)使用,會是一種什么樣的景象?一戶不用電了,大家誰也用不成,一戶要用,其它各戶就是不想用也得用。
2 并聯(lián)和并聯(lián)電路
并聯(lián)也是對電路元件的一種連接方法,即就是“把元件并列連接起來”的方法,這里的元件可以是開關,也可以是用電器,還可以是其它電路元件。而并聯(lián)電路則是指把用電器并列連接在電源上組成的電路。它也是一種基本的電路。如果要測量圖1中燈泡兩端的電壓,就要把電壓表跟燈泡并聯(lián)起來,如圖4所示,雖然電壓表和燈泡并聯(lián),但這個電路并不是并聯(lián)電路。同樣要組成并聯(lián)電路,至少要有兩個用電器,如圖5所示。
在圖5所示中,開關S1和燈泡L1是串聯(lián)的,開關S2和燈泡L2是串聯(lián)的,但這個電路是并聯(lián)電路,而不是串聯(lián)電路。一個電路究竟是串聯(lián)電路,還是并聯(lián)電路,關鍵要看用電器的連接方式,并不是其它元件的連接方式。如圖6所示,電流表跟燈泡串聯(lián),電壓表跟燈泡并聯(lián),電路中雖然有好幾個元件,但只有一個用電器,這個電路既不是串聯(lián)電路,也不是并聯(lián)電路。
城市街道兩旁的路燈是并聯(lián)的,但由于是同時控制的,就有不少學生錯誤地認為是串聯(lián)的,學生普遍有這樣一種看法,認為同時控制用電器的是串聯(lián)電路,單獨控制用電器的是并聯(lián)電路。為了引導學生真正弄清路燈連接的方式,可以討論問題:若一盞燈燒壞了,其余的燈還亮不亮?由于并聯(lián)電路中通過一個支路的電流不通過其它支路,因此并聯(lián)電路可以單獨控制,又由于通過各支路的電流都要通過干路,干路中的開關能控制所有用電器。通過分析得到:路燈是并聯(lián)的結論。由于路燈并聯(lián),一個甚至幾個燈被燒壞了,其它的燈還能亮,因此對街道上的照明影響不大;要是路燈是串聯(lián)的,一個燈燒壞,所有的燈就都不亮了,影響可就大了,同時檢查起來也非常麻煩,得逐個檢查。由于并聯(lián)電路中的用電器能單獨控制,一個用電器是否工作不會影響其它的用電器,所以在實際中得到了廣泛應用。
節(jié)日的夜晚,各城市標志性的建筑物,都用成千上萬只燈泡裝點起來,點亮的燈泡映出建筑物的輪廓,顯得十分美麗、壯觀,這些燈泡也是并聯(lián)的,若其中的一只燒壞了,其它的照樣可以亮,對裝點效果影響不大。
如果將串聯(lián)和串聯(lián)電路,并聯(lián)和并聯(lián)電路混為一談,就會給以后的教學帶來不少麻煩,如電流表的使用規(guī)則“電流表要串聯(lián)在電路中”,不少學生就會錯誤地理解為電流表要接在串聯(lián)電路中,好像在并聯(lián)電路中就不能使用電流表。再如電壓表的使用規(guī)則“電壓表要并聯(lián)在電路中”,也有很多學生會錯誤地理解為電壓表要接在并聯(lián)電路中,似乎在串聯(lián)電路中就不能使用電壓表。
總之,區(qū)分清楚串聯(lián)和串聯(lián)電路、并聯(lián)和并聯(lián)電路,有助于學生學好電路這部分內(nèi)容,同時還能夠培養(yǎng)學生正確理解物理概念的良好習慣。