串聯與並聯電阻是什麼?
電阻可以用兩種基本方式連接。串聯是把電阻一個接一個排成一條路,電流只有一條路可以走,依序流過每個電阻。並聯是把幾個電阻的兩端分別接在一起,電流像遇到分岔路,可以同時走好幾條支路。這兩種接法算出來的等效電阻(可以代替整組電阻的那一個電阻值)算法完全不同,是台灣國中理化電學單元的重點,段考和會考都常考。
兩種接法的公式如下,也就是上面計算機的兩個模式:
- 串聯:等效電阻等於各電阻直接相加,。電阻愈接愈多,總電阻愈大。
- 並聯:先把每個電阻取倒數相加,再把結果取倒數,。電阻愈接愈多,總電阻反而愈小。
並聯的總電阻為什麼會變小?
這是最多人卡住的地方。直覺上「東西接愈多應該愈大」,但並聯剛好相反。原因在於並聯替電流多開了幾條支路,電流走的路變寬了,整組電阻對電流的阻礙就變小。可以記一個結論:並聯的等效電阻一定比其中最小的那個電阻還小。所以如果你算出來的並聯總電阻比某一個支路電阻還大,那一定是算錯了,多半是忘記最後那一步「再取倒數」。
並聯的三個步驟不能少
並聯公式左邊是 1/R,不是 R,很多人算到「倒數相加」就停手,把答案寫成倒數的值,忘了還要翻回來。正確順序是三步:第一步把每個電阻取倒數;第二步把這些倒數相加,得到 1/R;第三步把這個和再取一次倒數,才是實際的等效電阻 R。上面的計算機會把這三步分開列出,讓你看清楚 1/R 算完之後一定要再翻一次。
常見易錯點
- 並聯忘記最後取倒數,把 1/R 的值當成 R。
- 串聯和並聯公式用反了。串聯是相加,並聯是倒數相加。
- 並聯算出來的總電阻比最小支路還大,這一定錯,回去檢查最後一步。
- 把電阻填成 0。電阻不能是 0,並聯時取倒數會變成除以零。
- 只填一個電阻就想算等效。等效電阻要有兩個以上的電阻才有意義。
範例詳解
串聯直接相加,。串聯的總電阻比任何一個支路都大,這裡 5Ω 大於 2Ω 也大於 3Ω。
先取倒數相加,,再取倒數 。注意 2Ω 比 3Ω、6Ω 都小,符合並聯總電阻變小的規律。
兩個一樣的電阻並聯,總電阻剛好是一半,,所以 。推廣來說,n 個相同的 R 並聯,總電阻就是 R 除以 n。
串聯把三個直接相加,。串聯不管幾個電阻,都是全部加起來即可。
常見問題
並聯的總電阻為什麼比原來的電阻小?
因為並聯替電流多開了幾條支路,電流可以同時分流走不同的路,整組電阻對電流的阻礙就變小。並聯的等效電阻一定比其中最小的那個支路電阻還小,這是判斷有沒有算錯的好方法。
兩個一樣大的電阻並聯,總電阻是多少?
剛好是單一電阻的一半。例如兩個 4Ω 並聯,總電阻是 2Ω。推廣來說,n 個相同的 R 並聯,總電阻是 R 除以 n。串聯則相反,兩個 4Ω 串聯是 8Ω。
串聯和並聯怎麼分?
串聯是電阻一個接一個排成一條路,電流只有一條路可走,依序流過每個電阻。並聯是幾個電阻的兩端分別接在一起,電流遇到分岔可以同時走好幾條支路。電流只有單一路徑就是串聯,有分岔就是並聯。
並聯公式為什麼要取兩次倒數?
並聯公式是 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …,左邊是 1/R 不是 R。先把各電阻取倒數相加得到 1/R,這時算出來的是倒數,必須再取一次倒數才會翻回實際的等效電阻 R。少了最後這步是最常見的錯誤。
電阻可以填 0 嗎?
不行。電阻是正值,物理上不會是 0 或負數。並聯時若某個電阻是 0,取倒數就變成除以零,數學上沒有意義。這台計算機會擋掉 0 與負數,並提示重新輸入。
※ 本工具為學習輔助用途,計算方式依台灣國中理化課程常見教法設計。作業與考試請以老師教學與課本為準。