第4章 串并联电路与电流规律
教室里有两盏灯。按下墙上的总开关，两盏灯一起亮；其中一盏坏了，另一盏通常还能亮。再看一串老式小彩灯，有时一只灯泡的灯丝断了，整串都熄灭。两种现象的差别不在灯泡数量，而在于电流有没有可以选择的路径。
上一章已经认识了电源、用电器、开关和导线，也知道闭合电路中才有持续电流。这一章要进一步解决四件事：怎样辨认并连接串联、并联电路，怎样用电流表测量电流，怎样从实验中发现串并联电流规律，以及遇到接错、断路或短路时怎样安全地判断原因。
先沿着电流可能走的路看电路
先不急着背定义。把自己想象成从电源正极出发的“电流小探员”，沿导线经过用电器，最后回到电源负极。如果从头到尾只有一条完整路径，各用电器首尾相接，这就是串联电路；如果途中出现分流点，电流可以分别经过不同用电器，再在另一处汇合，这就是并联电路。
人工复核提示：图下方两幅电路中的橙色箭头只用于标出连通路径，其方向与图示电源正、负极不一致，不能作为电流方向依据。按约定，电源外部的电流从正极流向负极。
观察上图时，先用手指沿导线走一遍，再回答两个问题：从正极回到负极有几条通路？拆去一只灯泡后，另一只灯泡所在的路还完整吗？这样判断比看灯泡“横着放还是竖着放”可靠得多。导线弯曲、元件远近、图画得像不像一条直线，都不能决定串并联。
串联电路中的开关控制整条电路。开关放在任何位置，只要断开，唯一的路径就被切断，所有用电器都停止工作。并联电路中，从分流点到汇合点之间的每一条电流路径叫支路，各支路共同经过的部分叫干路。干路开关控制所有支路；某支路上的开关只控制该支路。家里各房间的灯需要相对独立地工作，所以它们通常采用并联，而不是把所有灯串成一条路。
操作训练器时，不妨先预测，再点亮路径。特别留意交叉导线：交叉处画有实心点，通常表示导线相连，形成节点；没有连接点、只是从图面上交叉，通常表示彼此不相连。还要警惕“既非标准串联也非标准并联”的连接，例如一根导线绕过灯泡，可能造成短路，不能因为有两只灯就强行归类。
从电路图落到实验桌面
画电路图时，元件符号要规范，导线尽量横平竖直，元件分布清楚。连接实物时，最稳妥的方法不是“照着图形摆位置”，而是按电流路径逐段核对。例如串联两灯，可以从电源正极出发，依次检查“正极—开关—灯1—灯2—负极”；并联两灯则先找分流点，分别接好两条支路，再找汇合点接回电源。
连接前开关必须断开，这样即使某处接错，也不会立刻形成电流。接线完成后先沿路径检查：电源两极是否被导线直接相连，导线接头是否牢固，开关是否真正串在要控制的部分，支路两端是否接在同一对节点上。确认无误后再闭合开关，并在出现灯泡异常亮、导线发热或仪表指针猛偏时立即断开。
绝不能用导线把电源正、负极直接相连。这样的电路几乎没有用电器限制电流，可能产生很大的电流，使导线和电源发热、损坏。实验只使用教师提供的低压电源或电池，不用家庭电路做尝试。
实物图转电路图时也沿用“路径法”。先标出电源、开关、灯泡和仪表，再找节点。若两只灯的两端分别接在同一对节点上，它们就是并联；若电流必须依次通过两只灯，才是串联。最后用规范符号重新画，不必保留实物在桌面上的形状。
电流表不是“碰一碰就能测”
电流用字母 表示，单位是安培，简称安，符号是 。常用的较小单位还有毫安和微安：
电流表相当于一处“流量检查站”。使用前先看未通电时指针是否对准零刻线；若没有对准，应在教师指导下调节调零旋钮，使指针回零。要测通过某个用电器的电流，电流表必须与这个用电器串联，让待测电流从表内通过。常用学生电流表还有三个必须同时满足的要求：电流从“+”接线柱流入、从“-”接线柱流出；被测电流不能超过所选量程；严禁不经过用电器而把电流表直接接到电源两极。
为什么电流表不能直接接电源？因为电流表对电流的阻碍很小，直接跨接在电源两极近似形成短路。为什么正负接线柱不能反接？反接时指针会向零刻度左侧偏转，不但无法正常读数，还可能撞弯指针。发现反偏，应先断开开关，再交换接线，不能带电拔接导线。
量程的选择遵循“先安全，后准确”。不能估计电流大小时，先试触较大量程：闭合开关的时间要短，观察指针是否超过最大刻度。如果指针偏转很小，在不超量程的前提下断开开关，改接较小量程，读数会更精细。换接线柱必须在断电状态下进行。
读表不要只盯着指针。读数时应正对表盘，使视线与刻度面垂直，避免因斜看产生视差。接着先看接线柱，确定实际使用的是 还是 量程；再数清一个大格分成几小格，算出分度值；最后看指针从零刻度起经过多少小格。对同一个表盘位置，接 量程时可能读作 ，接 量程时则读作 ，后者是前者的五分之一。这只是共用表盘的两种刻度读法，代表的是两种不同的被测电流；若某电路已经测得 ，绝不能改接最大值仅为 的小量程。
练习时每次都把“量程—分度值—格数—单位”说完整。若指针几乎不动，可能是量程选得太大，也可能是电路断路；若指针迅速打到最右端，可能是量程太小或发生了错误连接。仪表现象只是线索，不能脱离电路路径直接下结论。
串联电路中的电流会不会越用越少
有人看到电流先经过灯1，再经过灯2，会猜想灯1“用掉”一部分电流，所以灯2处电流更小。要检验这个猜想，可以在串联电路中选择三处：灯1前的A点、两灯之间的B点、灯2后的C点，依次把电流表串联接入并记录读数。
人工复核提示：图中测点和电流表的三次串联位置可用于观察，但开关画成断开状态时灯泡仍呈发光状态，二者相矛盾。真实操作中，闭合开关才读取工作电流；移动电流表前必须先断开开关。
例如某组得到 、、。更换不同规格的小灯泡和电池后，三个读数的具体数值改变，但同一次实验中三处读数仍相等。由多组证据可以概括：
也就是说，串联电路中电流处处相等。电流不是某只灯泡装在容器里的材料，不会被第一只灯泡“吃掉”。在稳定工作的电路中，单位时间内通过各处导线横截面的电荷量相等；灯泡把电能转化为光和内能，消耗的是电能，不是把电流消耗没了。
只测一次、只用两只相同灯泡还不够有说服力。实验要换用不同规格的灯泡或改变电源条件，多测几组；读数时统一量程和有效刻度，及时把数据填入表格。若三处读数有很小差异，要先检查读数误差、接线接触和仪表状态，不应为了“符合规律”私自修改数据。
设计记录表时，一列写实验次数，三列分别写A、B、C三处电流，并在表头统一标明单位。每次移动电流表前都要断开开关；接到新测点后重新检查正负接线柱和量程，再短暂闭合读数。不能在电路工作时直接把表从一处拔到另一处，否则既可能使电路突然断开，也可能因误碰导线形成错误连接。若换过灯泡后所有数据仍完全不变，还要怀疑是否忘了真正更换实验条件，而不是把“数据整齐”当成实验质量高。
并联电路中电流在哪里分开
并联电路有分流点和汇合点。测量时，把干路上的电流记为 ，两条支路的电流分别记为 、。电流表测哪一段，就要串联接入哪一段；若把电流表横跨在灯泡两端，不仅测不到正确的支路电流，还可能造成危险。
人工复核提示：图中第1幅小图的电流表接线被表体遮挡，正、负端子的方向不够清楚；实际测A处干路电流时，正接线柱应接电源正极一侧，负接线柱接分流点一侧。图顶部闭合开关画法经过简化，不作为规范电路符号示范。
假设测得一条支路电流为 ，另一条支路为 ，干路电流为 ，可以看到 。更换灯泡重复实验，数值会变，数量关系保持不变：
因此，并联电路中干路电流等于各支路电流之和。若有三条支路，就写成 。这条规律既适用于分流处，也适用于汇合处：流入节点的总电流等于流出节点的总电流。
测干路电流时，电流表应放在分流点以前或汇合点以后；测某条支路时，表应放在该支路的分流点与汇合点之间。看起来只移动了一小段位置，测量对象却可能从“一条支路”变成“所有支路的总和”。所以列式之前应在图上圈出电流表所在的那段导线，并问自己：这一段电流还没有分开、已经分开，还是已经汇合？
并联不意味着各支路电流一定相等。只有支路条件恰好相同时，支路电流才可能相等；两只规格不同的灯泡并联时，常出现 ，但总有 。因此看到两支路就把干路电流“平均分一半”，是没有依据的。
操作虚拟实验时，先选择测点并预测读数，再闭合开关。尝试改变两条支路的灯泡规格，观察支路电流怎样改变、干路电流怎样随之改变。真正要保持的是同一节点前后的“总量账本”，不是每条支路都相等。
把规律用于接线检查与故障判断
电路故障通常表现为灯不亮、只有一盏灯亮、指针无偏转或偏转异常。判断时先断电，再按“电源—开关—节点—用电器—仪表—回到电源”的顺序检查，不凭一处现象猜答案。
断路是某处不连通。串联电路只有一条路径，任一处断路，整条电路电流都为零，两灯都不亮。并联电路若一条支路断路，该支路电流为零，其他完整支路仍可能工作；若干路断路，所有支路都停止工作。
局部短路是导线把某个用电器的两端直接连起来，电流绕开这个用电器。被短路的灯通常不亮，其他元件的状态可能改变。电源短路则是电流不经过正常用电器就从一极回到另一极，危险性大，必须立即断开。不要把“灯不亮”一律判为断路：灯被短路时也可能不亮，但两者的电流路径完全不同。
故障训练中要把证据连成链：先看哪些灯亮，判断哪些路径一定完整；再看电流表是否有示数，确定电流是否经过测量位置；最后比较开关变化前后的现象，缩小故障范围。实际操作时始终先断开开关再调整导线，不能用导线逐点“碰试”，更不能用电流表直接试接电源。
学会后再看中考怎样问
中考常把本章知识藏在实物图、开关控制、表盘读数和实验表格里。图画得复杂时，先标出节点并简化路径；问开关控制范围时，分别设想该开关断开和闭合；问电流表示数时，先确认电流表所在的干路或支路，再使用串联相等或并联相加；问实验结论时，必须从多组数据概括，不能拿一组恰好相等的数据推出所有情况。
还要分清两个层次。串联电流相等、并联干路电流等于支路电流之和，是本章通过实验得到的规律；灯泡亮暗还受后续要学习的电压、电阻和功率影响，不能只凭“电流先后经过”解释亮暗。遇到暂未学过的量，不越界硬算，先用路径、开关和已知电流关系解决问题。
一张陌生电路图可以这样读：先找电源两极，再沿可能的闭合路径描线；遇到节点看分流与汇合；确定电流表所在位置和量程；最后才列电流关系。路径读对了，串并联、开关作用、仪表示数和多数故障问题就有了共同的解题起点。
本章小结
串联只有一条完整电流路径，用电器相互影响，电流处处相等；并联有两条或更多支路，各支路可以相对独立工作，干路电流等于各支路电流之和。电流表使用前要检查并调零，测量时串联接入待测部分，正进负出，量程合适，读数时视线与刻度面垂直，绝不能直接接到电源两极。连接与排障都从断开开关开始，以路径和节点为依据，以多次测量和真实记录为证据。
课后练习
1. 路径辨识
两只小灯泡接入同一电源。取下一只灯泡后，另一只灯泡也熄灭。能否仅凭这个现象断定两灯一定串联？说明理由。
2. 开关控制
两盏灯并联，开关S装在干路，开关S1装在灯L1所在支路。闭合S、断开S1时，两灯分别怎样？若再断开S，又会怎样？
3. 电流表读数
某电流表使用“0.6”和“-”接线柱，表盘共有30个小格，指针指在第18小格。电流表示数是多少？如果误按 量程读数，会得到多少？
4. 错误接线与安全
小明把电流表直接接在一节新干电池两端，准备“测电池中的电流”。这个方案错在哪里？发现后应怎样处理？
5. 串联电流
灯L1和L2串联。测得通过L1的电流为 ，则L1与L2之间导线中的电流和通过L2后的电流分别是多少？有人说后者应小于 ，因为L2又消耗了一部分电流。请评价。
6. 并联电流计算
两盏灯并联，干路电流为 ，通过灯L1的电流为 。求通过灯L2的电流。
7. 实验数据评价
一组同学只用两只相同灯泡测量一次并联电路，得到干路电流 ，两支路电流都为 ，于是写出“并联电路各支路电流一定相等”。指出问题并提出改进。
8. 故障诊断
两灯串联，闭合开关后两灯都不亮，电流表也无示数。小华断定“L1一定断路”。他的结论可靠吗？还可能有哪些原因？
9. 设计与综合判断
现有电池、两只灯泡、一个总开关和两个分开关。要求总开关能同时控制两灯，每个分开关只控制对应的一盏灯，而且任意一灯熄灭不影响另一灯。应采用什么连接？请说明检查方案。