第六节 究竟需要串联多大的电阻？——电压、电流和电阻的关系
前面我们提到红色LED的工作电压是1.8～2.1V，那么究竟需要串联多大的电阻，才能安全地工作在3V的供电环境中呢？
一、电压
什么是电压呢？当拧开水龙头，自来水就会源源不断流出来，自来水是供水站经过加压后送到千家万户的。类似于自来水的水压，要想发光二极管点亮，电池的正负极就必须有一定的电压差，它们的差值就是电压。电压的标准定义比较抽象，喜欢钻研的朋友可以到网上查一查。
电压用大写字母U表示。电压的单位：伏特（简称伏），用字母V表示。伏特是为纪念意大利物理学亚历山德罗·福特家伏特而命名的，他发明了伏特电池，为人类发展做出了很大的贡献。
换算单位1V（伏）=1000mV（毫伏）。
比如我们要表示2032电池的电压，就可以用“U=3V”表达。
通常家用电器工作电压是220V，实验用的2032电池电压是3V。
日常生活中常见的电池有5号电池，7号电池，它们的电压是1.5V，还有一种层叠电池，层叠电池的电压是9V，用于舞台无线话筒、万用表等，如图1-6-1所示。
图1-6-1 层叠电池
儿子：前面讲过两个2032电池串联电压是6V，那么两个电池并联电压是多少呢？
父亲：这个问题提得很好，两个电池并联后电池电压还是3V。
儿子：电池并联有什么意义呢？
父亲：两个电池串联电压增加一倍，两个电池并联电压不变，但是使用时间增加一倍。
电池并联（以两个电池为例，每个电池的正极相连，每个电池的负极相连），如图1-6-2所示，面包板红蓝线获得电压就是两个电池并联的电压。
图1-6-2 电池并联（每个电池的正极连接一起，负极连接一起）
二、电流
电流好比水流，LED能亮起来，说明有电流流过，将电能转化为光能。电流是从电池的正极流出，经过发光二极管、电阻等负载，回到电池的负极。
电流用大写字母I表示。电流的单位：安培（简称安），用字母A表示。
安培是为了纪念法国物理学家安德烈·马丽·安培而命名的。
换算单位1A（安）=1000mA（毫安），1mA（毫安）=1000μA（微安）。
儿子：什么是负载呢？
父亲：负载这个概念还是比较抽象的，比如小电机、LED、小灯泡等都是负载，小电机是将电能转换为机械能，而小灯泡是将电能转化为光能，一句话概括负载就是将电能转化为其他形式能量的装置。
三、欧姆定律
电压、电流、电阻，它们之间有什么关联呢？科学家经过大量的实验，总结出了规律，它就是欧姆定律。
原文是这样的：
导体中的电流跟导体两端的电压U成正比，跟导体的电阻R成反比，这就是欧姆定律。
在这里可以将原文中的导体，理解为电阻。
它们的关系可以这样表示：
I=U/R
计算时电压单位是V，电流单位是A，电阻单位是Ω。
欧姆定律是由德国物理学家乔治·西蒙·欧姆1826年4月提出的。为了纪念欧姆对电磁学的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆。
四、串联电路与并联电路
1.串联电路
串联与并联电路是电子学中最重要的电路，生活中的电扇、电视机、电灯都是并联在电路中，而控制开关是串联在电路中的，见图1-6-3。
图1-6-3 串联电路（整个电路只有一个回路）
串联电路电压规律：电源总电压等于各个用电器（LED、电阻等）的电压之和。
图1-6-3中R1、LED1、LED2的电压之和一定等于2032电压。
串联电路电流规律：电流处处相等。
即流过LED1与LED2、R1以及电池的电流是一样的。
2.并联电路
如图1-6-4所示，电流有2个支路，其一是电流从正极出发，流经R1与LED1到电源负极，其二是电流从正极出发，经过R2、LED2到电源的负极。
图1-6-4 并联电路
并联电路电压规律：电源总电压等于各个支路的电压（一个LED相当于一个支路）。
并联电路电流规律：各个支路电流之和等于总电流。即流过LED1的电流与LED2的电流之和等于流过电池的电流。
五、究竟需要多大的电阻？
以红色发光二极管为例，电流在3～20mA都可以。LED电流取值10mA、电压2V，计算接在3V电池需要串联多大的电阻。
如图1-6-3是串联电路，串联电路电流相等，取流过LED的电流是10mA，那么流过电阻的电流也是10mA；LED的电压是2V，串联电路总电压减去2V，即为电阻承担的电压。
电阻上承担的电压：3V–2V=1V
电阻计算：1V/0.01A=100Ω