基本電學計算與串並聯概念

基本電學要了解的細節是電壓 ( V ) 與 電流 ( I ) 、
電阻 ( R )的比值關係。


透過 V= IR  公式，我們可以理解以下幾個重點：


1.  求電壓  ：  V = I R

2.  求電流  ：   I  = V / R

3.  求電阻  ：   R = V / I

透過以上三個計算式，可依照個人對電路的需求進行計算。


例如：

有一電源電壓 5V ，欲透過該電源電壓點亮一顆順向電壓1  3.2V的 LED ，請問此一電路中的電阻該配多少？



首先我們需有一個很基本的概念，單色LED燈的驅動電流多為 20mA， 因此套用  R= V / I 公式，我們就可求得電阻 R 的阻值。

由於單位大小需相同才可進行計算，因此 20mA 我們改寫為 0.02A
計算式為：R= 5 / 0.02  ，因此 R= 250歐姆

以上答案是：錯的！



當電源電壓流經負載時，產生壓降2，因此計算上需將電源電壓扣除壓降後，
才可與電流做計算，方可得到正確的電阻值。

正確計算為：R = ( 5- 3.2 ) / 0.02，因此 R = 90 歐姆

串聯：

串聯顧名思義就是全部電路全部形成「單一迴路」，簡單的說法即是各元件的正負極為「+ - + - 」這樣的頭尾相接的方式。拆開手電筒的電池蓋後，將電池取出，即可看見最常見的串聯。

串聯的好處在於，整體迴路中的「電流相同」。利用水管的概念作為說明，即整條水管若無其他分支，由水塔輸出至串聯路徑中的各出水口，水流量將是一樣的。

並聯：

並聯最大的不同在於，整體迴路中所有的負載，其「電壓相同」，各元件的擺放如下圖：

並聯中，各分支的正極相接至正電壓 5V，負極也相接至接地端。此一概念與家中電路、水管理念一致，筆者較喜歡用水管概念說明電壓。因此若水塔透過並聯方式輸出至同一樓層各用水區域，每一個用水區域將可得到同樣大小的水壓。


因此了解基本電學公式：V = I R 後，再搞清楚串、並聯的接線方式，就可以搭配各種所需的電路，減少不必要的能源浪費與額外設計。

1.  順向電壓（或稱切入電壓）代表該 LED 燈需多大電壓才可點亮，
因此電源電壓的選擇，就需要大於順向電壓方可正常運作。

2.  壓降一詞為：當電壓流經負載，如 LED 時，會於負載元件兩端產生電壓位差，
通稱為：壓降。而壓降的大小與 LED 所需的順向電壓相同。