在兒童電子系列的第 1 部分中，我們研究了 LED；在第 2 部分中，我們探討了電容器；在第 3 部分中，我們深入研究了電氣測(cè)量。

在本文中，我們將重點(diǎn)介紹各種組件中的多種電氣連接。串聯(lián)和并聯(lián)是最重要的兩個(gè)。兩者都允許您充分利用設(shè)備的功能，同時(shí)使您能夠取得重大成果。

連接組件

將電子元件連接在一起以改變電路的效率是一種常見(jiàn)的做法。串聯(lián)和并聯(lián)連接是兩種最常見(jiàn)的連接類(lèi)型。串聯(lián)電路中的所有組件都連接到同一條線路上。它們都共享相同的電流，流經(jīng)所有連接的組件。在串聯(lián)電路中，單個(gè)組件發(fā)生故障就足以禁用所有其他組件。并聯(lián)電路中的每個(gè)組件都有自己的電路。總電流是各個(gè)電流的總和。在并聯(lián)電路中，與串聯(lián)電路不同，如果一個(gè)組件發(fā)生故障，其他組件繼續(xù)正常工作。

串聯(lián)電路

在這種情況下由螞蟻代表的電流只能通過(guò)串聯(lián)連接中的一條路徑（參見(jiàn)圖 1）。如果只有一只螞蟻停下來(lái)，其余的都會(huì)效仿。螞蟻只能朝一個(gè)方向前進(jìn)，無(wú)法避開(kāi)障礙物。例如，串聯(lián)電路用于連接圣誕樹(shù)的燈。如果只有一個(gè)燈燒壞，所有其他燈都將停止工作。

圖 1：在串聯(lián)電路中，所有電子都在同一路徑上傳播。

并聯(lián)電路

并聯(lián)中的電流（如圖 2 所示）采用絕對(duì)隨機(jī)的路徑。如果一只螞蟻停下來(lái)，其他螞蟻可以自由穿過(guò)其他道路。例如，房屋系統(tǒng)的燈在并聯(lián)電路中連接在一起。如果一個(gè)燈燒壞，其他燈將繼續(xù)正常工作。

圖 2：在并聯(lián)電路中，電子通過(guò)不同的路徑。

哪些元件可以串聯(lián)和并聯(lián)？

幾乎所有的電氣和電子元件都可以串聯(lián)和并聯(lián)。下面的例子展示了真實(shí)的應(yīng)用，我們的測(cè)試將集中在以下組件上：

電池和電池

電燈泡

電池串聯(lián)和并聯(lián)

要連接的電池相同并且它們都具有相同的充電程度，這一點(diǎn)非常重要。圖 3 顯示了電池串聯(lián)和并聯(lián)電路之間的測(cè)量差異。串聯(lián)電池是最常見(jiàn)和最簡(jiǎn)單的方法。它規(guī)定了所有發(fā)電機(jī)的布置，其中負(fù)極連接到另一個(gè)發(fā)電機(jī)的正極。例如，可以在電視遙控器或玩具車(chē)中觀察到這種類(lèi)型的連接。根據(jù)以下公式，獲得的總電壓等于各個(gè)發(fā)電機(jī)的電壓之和：

當(dāng)需要提高電路中的電源電壓時(shí)，使用串聯(lián)連接。使用這種方法可以獲得高度相關(guān)的電壓值。連接100或200臺(tái)發(fā)電機(jī)就足以產(chǎn)生數(shù)百伏的電壓，這是極其危險(xiǎn)的。與單個(gè)電池相比，兩個(gè)或多個(gè)電池的串聯(lián)可在輸出端提供更大的標(biāo)稱(chēng)電壓，同時(shí)保持相同的容量。在整個(gè)連接過(guò)程中保持正確的極性至關(guān)重要。另一方面，并??聯(lián)是通過(guò)連接許多發(fā)電機(jī)的所有正極和所有負(fù)極來(lái)實(shí)現(xiàn)的。并聯(lián)兩個(gè)或更多類(lèi)似的電池可提高容量，同時(shí)保持相同的標(biāo)稱(chēng)電壓。發(fā)電機(jī)具有相同的電壓很重要；否則，可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。

圖 3：串聯(lián)和并聯(lián)電池的電壓

串聯(lián)和并聯(lián)連接燈

除了電池之外，還可以串聯(lián)和并聯(lián)連接燈（和 LED 二極管）（參見(jiàn)圖 4 中的示例）。獲得的總是燈的照明，但以完全不同的方式。在圖的 A 部分，有 14 個(gè)燈泡，全部串聯(lián)。如果只有其中一個(gè)燒壞了，其他的都會(huì)熄滅，因?yàn)殡娏饕呀?jīng)找不到路了。在圖的 B 部分中，七個(gè)燈泡并聯(lián)連接。它們中的每一個(gè)都是獨(dú)立于其他的，其中一個(gè)的破壞不會(huì)導(dǎo)致所有其他的關(guān)閉。最后，圖表的 C 部分顯示了燈的混合連接。在實(shí)踐中，電流的流動(dòng)就像許多汽車(chē)在自由道路上跟隨和行駛一樣。

圖 4：串聯(lián)、并聯(lián)和混合連接的燈。

串聯(lián)和并聯(lián)連接電阻

電阻器可以串聯(lián)和并聯(lián)（參見(jiàn)圖 5 中的示例）。根據(jù)電路的用途，必須進(jìn)行兩種連接中的一種。讓我們從串聯(lián)和并聯(lián)電阻的定義開(kāi)始。當(dāng)一個(gè)的輸出端連接到另一個(gè)的輸入端時(shí)，兩個(gè)或多個(gè)電阻串聯(lián)。換句話說(shuō)，這些組件是按順序連接的，并且會(huì)通過(guò)相同的電流和相同的電子流，就像電池和燈泡一樣。相反，當(dāng)輸入端和輸出端連接時(shí)，兩個(gè)或多個(gè)電阻器并聯(lián)連接。并聯(lián)的電阻不是依次位于同一根導(dǎo)線上，而是連接在多根導(dǎo)線上。因此，電流不一樣，因?yàn)殡娏骺梢酝ㄟ^(guò)第一電阻或其他電阻。一般來(lái)說(shuō)，

通過(guò)串聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)電阻，得到單個(gè)等效電阻的值。它由單個(gè)電阻的總和給出，因此等效電阻將大于單個(gè)電阻。在串聯(lián)電阻器中，每個(gè)電阻器的電流量相同。例如，串聯(lián)三個(gè)電阻值為 220 Ω、330 Ω 和 470 Ω 的電阻就像您使用一個(gè)值為 1,020 Ω 的電阻。

通過(guò)并聯(lián)兩個(gè)或多個(gè)電阻，得到單個(gè)電阻的值，該值小于所有其他電阻。例如，將三個(gè)電阻值分別為 220 Ω、330 Ω 和 470 Ω 的電阻并聯(lián)，就好像您在使用一個(gè)值為 103,056 Ω 的電阻器。

換句話說(shuō)，串聯(lián)電阻會(huì)提高歐姆值并通過(guò)更少的電流。相反，電阻器之間的并聯(lián)會(huì)降低歐姆值并允許更多電流通過(guò)。

圖 5：串聯(lián)和并聯(lián)的電阻器

結(jié)論

任何部門(mén)的所有電路都需要各種組件之間的連接。電池的串聯(lián)和并聯(lián)連接使我們能夠從發(fā)電機(jī)獲得高電壓或更長(zhǎng)的自主權(quán)。串聯(lián)和并聯(lián)燈泡的連接允許一個(gè)人獲得分布在幾個(gè)房間的照明。最后，串聯(lián)和并聯(lián)電阻器的連接使我們能夠獲得市場(chǎng)上不存在的電阻器值，或者制造能夠承受更大功率的更堅(jiān)固的電阻器。

審核編輯：湯梓紅