串联与并联：两只灯泡的两种接法

串联和并联的区别，说到底只有一句话：电流有几条路可走。这个模拟让学生在同一对灯泡上切换两种接法，一边看亮度，一边看电流表，再动手“拧下”一只灯泡，把课本上的结论亲眼验证一遍。

实验目的

玩过一遍之后，学生应当能：

• 说出串联与并联在电流路径上的根本区别；
• 比较两种接法下灯泡的亮度和干路电流的大小；
• 回答“拧下一只灯泡，另一只还亮吗”，并解释原因；
• 说明家庭电路、路灯、教室照明为什么都采用并联。

如何操作

1. 默认是串联。看清电流只有一条路：电源 → L1 → L2 → 电流表 → 回电源，记下电流表读数。
2. 点“并联”，观察电路重新布线：电流在分支点分成两路，各自经过一只灯泡。记下新的读数并与串联比较。
3. 在并联状态下点“拧下 L2 灯泡”，看 L1 是否还亮、电流表读数怎样变化。
4. 切回串联，再“拧下 L2”，和上一步的结果对比。
5. 用一句话总结：______ 联时一只灯坏了，另一只还照常亮。

实验现象

操作中会看到这些现象：

• 串联：两灯都亮但偏暗，电流表读数较小（约 0.15A），电流只有一条路。
• 并联：两灯都亮且亮度正常，干路电流明显变大（约 0.60A）。
• 串联拧下 L2：唯一的回路被切断，L1 也灭，电流表归零。
• 并联拧下 L2：L1 亮度不变，干路电流减小到原来的一半左右。

实验原理

串联：元件首尾相接，只有一条电流路径。规律是电流处处相等（I = I₁ = I₂）、总电压等于各部分电压之和（U = U₁ + U₂）、总电阻等于各电阻之和（R = R₁ + R₂），因此总电阻比其中任何一个都大。

并联：各元件接在同一对节点上，每条支路都独立地跨在电源两端。规律是各支路电压相等且等于电源电压（U = U₁ = U₂）、干路电流等于各支路电流之和（I = I₁ + I₂）、总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和（1/R = 1/R₁ + 1/R₂），因此总电阻比任何一条支路都小。

所以同样两只灯泡：串联时各分一半电压、电流小、都偏暗；并联时各拿全电压、正常亮度，干路电流约为单只时的两倍。

断开一处的后果完全不同：串联是“一断全断”，唯一路径被切断；并联各支路彼此独立，断一路其余照常工作。

家庭电路、路灯、教室的灯都用并联，原因有两个：每个用电器都能得到 220V 额定电压正常工作；各自可以独立开关，一个坏了不影响其他。

常见误区

• “串联电路里靠近正极的灯更亮” —— 错。串联电流处处相等，相同规格的灯亮度一样。
• “并联更亮所以更省电” —— 反了。并联总电阻更小、干路电流更大、总功率更大，更“费电”。
• “电流表可以接在灯泡两端” —— 电流表内阻极小，并联在灯泡两端相当于把灯短路，真实实验中会烧坏电表。电流表必须串联接入。

应用与延伸

• 老式串联小彩灯一只坏了整串灭，就是串联的“一断全断”；现在的 LED 灯串多做成分段并联。
• 家里的插座全部并联，所以插上电吹风时台灯不会变暗；如果明显变暗，说明干路导线或接触点的电阻偏大。
• 想自由搭线验证，试试自由搭建电路或PhET 电路组建套件。

同一对灯泡，两种接法的数据

模拟取电源 3 V、每只灯泡电阻 10 Ω。把两种接法的电压、电流和功率并排列出来，亮度差别就有了数字依据：

每只灯的功率相差四倍，这就是串联时明显发暗的原因。再看总功率：并联是串联的四倍，所以“并联更亮”和“并联更费电”是同一件事的两面。

电流表和电压表怎么接

学生搭真实电路时，电表接错比灯接错更常见。记三条：电流表串联在要测的那段电路里，电压表并联在要测的元件两端；两种表都要让电流从“+”接线柱进、“−”接线柱出；不能确定量程时先用大量程试触，指针偏转太小再换小量程。模拟里的电流表接在干路上，所以它读的是总电流，并联时才会是两支路之和。

课堂上怎么用这个模拟

先只看串联：让学生记下电流表读数，再“拧下 L2”，看 L1 跟着灭。切到并联重复一遍，对比两次的结果。这时追问一句“家里一盏灯坏了别的灯为什么还亮”，学生已经能自己回答。电流表读数 0.15 A 和 0.60 A 写在黑板上留着，讲欧姆定律时回来用。

相关内容

• 动手实验版：两只小灯泡的两种接法
• 基础打底：连一连电路
• 定量计算：欧姆定律
• 进阶工具：PhET 电路组建套件（直流）