| 符號 | 意義 | 單位 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| R₁、R₂ | 並聯的兩條支路各自的阻值 | Ohm (Ω) | 10 ~ 1,000,000 |
| R總 | 並聯等效電阻,一定小於其中最小的一顆 | Ohm (Ω) | 計算結果 |
| V | 跨在並聯區段兩端的電壓,每條支路都是同一個值 | Volt (V) | 1.5 ~ 220 |
| Ik | 第 k 條支路分到的電流 | Ampere (A) | = V ÷ Rk |
220 Ω 並 330 Ω 接 12 V,總電阻與分流實算
取兩顆標準阻值 R₁ = 220 Ω、R₂ = 330 Ω 並聯。兩顆時不必處理倒數, 直接用「乘積除以和」:220 × 330 ÷ 550 = 132 Ω。
注意這個結果:132 Ω 不只比 330 Ω 小,連比 220 Ω 都還小了 88 Ω。 並聯的物理意義是「多開一條路」,路變多電阻必然下降,所以結果一定小於原本最窄的那條路。 也因此順手就能做合理性檢查 —— 算出來的並聯總電阻如果大於任一顆,那就是算錯了。
接上 12 V 之後,電壓對兩條支路都是 12 V(並聯的定義), 各路電流各自用 歐姆定律 算:
| 支路 | 阻值 | 支路電流 | 佔總電流 |
|---|---|---|---|
| R₁ | 220 Ω | 54.55 mA | 60% |
| R₂ | 330 Ω | 36.36 mA | 40% |
兩路相加是 90.91 mA,而用總電阻直接算也是 12 ÷ 132 = 90.91 mA —— 兩條路殊途同歸,這正是「等效電阻」這個詞的意思: 外面的電源分不出接的是 132 Ω 一顆,還是 220 Ω 配 330 Ω 兩顆。
比例那一欄值得停一下。阻值較小的 220 Ω 拿到 60% 的電流, 較大的 330 Ω 只拿 40%。並聯裡電阻扮演的是「阻力」而不是「權重」: 阻力小的路走的人多。這個反比關係是下一節分流定則容易寫反的根源。
為什麼是倒數相加?一行推導
並聯相加倒數同樣不是規定,而是兩個事實的結果。第一,並聯的兩端是同兩個節點, 所以每條支路跨的電壓都是同一個 V。第二,流進節點的電流等於流出的總和 (克希荷夫電流定律,KCL)。寫在一起:
I = I₁ + I₂ = V/R₁ + V/R₂ = V·(1/R₁ + 1/R₂)
和單一電阻的 I = V/R總 對照,括號裡那一整塊就是 1/R總。 推導只用到除法分配,所以幾條支路都成立。 兩條支路時把倒數和整理回來,就得到常用的乘積除以和形式; 這個簡化形式只對兩顆成立,三顆以上請老實回去加倒數。
倒數相加帶來三個好用的結論。其一,n 顆同阻值並聯就是 R/n: 兩顆 330 Ω 並聯直接是 165 Ω,不必動筆。 其二,並聯不是取平均—— 220 與 330 的平均是 275 Ω, 而真值 132 Ω 不到它的一半。真要說像平均,像的是 平均值 家族裡的調和平均 (兩顆同阻值時,R總 正好是調和平均的一半)。
其三,差距大的時候小的那顆說話。1 kΩ 並上 100 kΩ, 後者是前者的一百倍,結果是 990.10 Ω —— 只把 1 kΩ 拉低了 9.90 Ω, 相對變化 0.99%。所以電路裡掛一個高阻抗的量測點(示波器探棒、ADC 輸入) 幾乎不影響原電路,而這也是為什麼估算時可以放心忽略遠大於主路徑的並聯支路。
分流定則:為什麼分子是「另外那一顆」
已知總電流 I,想直接得到某一路的電流,兩顆並聯的公式是: I₁ = I × R₂ ÷ (R₁ + R₂)。分子是 R₂,也就是另外那一條支路的阻值。
形式上它和串聯的分壓定則 V₁ = V × R₁ ÷ R總 長得像,但分子換人了, 原因就是上一節的反比:要讓阻值小的拿到多數電流,分子只能放對方的阻值。 代回實例驗證:90.91 × 330 ÷ 550 = 54.55 mA,與直接用 12 ÷ 220 算的結果一致。
實務上分流定則最常出現在電流量測。電流表不量大電流, 而是在主路徑上並一顆已知的低阻值「分流電阻」(shunt), 讓絕大部分電流走 shunt、只讓固定比例進入表頭,再換算回來。 整個設計依據就是這個比例式。
並聯的三個實務用途:湊阻值、分攤功率、擴充負載
第一個用途和 串聯 一樣是湊值, 但方向相反 —— 串聯往上加,並聯往下湊。需要 75 Ω 而 E12 系列只有 68 Ω 和 82 Ω 時, 兩顆 150 Ω 並聯剛好是 75 Ω。
第二個用途是分攤功率,這是並聯比串聯更明顯的優勢。 6 V 跨在 75 Ω 上,用 P = V²/R 算總耗散是 36 ÷ 75 = 0.48 W,單顆 1/4 W(0.25 W)電阻直接燒掉。 改成兩顆 150 Ω 並聯,每顆各承受 36 ÷ 150 = 0.24 W —— 落在額定內, 但也只用掉 96% 的額定,餘裕太薄;實務上會改用 1/2 W 的件,或並三顆分攤。 關鍵觀念是並聯讓功率按阻值反比分攤,而不是全壓在一顆上。
回頭看本文的 220 Ω 配 330 Ω 接 12 V,功率分配同樣值得檢查: 總耗散 144 ÷ 132 = 1.09 W,其中 220 Ω 那顆吃 144 ÷ 220 = 0.65 W、 330 Ω 那顆吃 144 ÷ 330 = 0.44 W,兩者相加正好回到 1.09 W。 0.65 W 已經是 1/4 W 額定的 2.62 倍 —— 這組數字在麵包板上會冒煙。 並聯的功率檢查必須逐顆做,因為阻值小的那顆同時承擔較大電流與較大功率, 總功率落在範圍內並不代表每顆都安全。
第三個用途其實不是「設計」,而是現實:家裡的插座全部是並聯。 所以每個電器都拿到同樣的市電電壓,拔掉一個也不影響其他 —— 這是並聯被選用的理由。 代價是總電流會疊加,下一節就是帳單。
家用迴路為什麼跳電?並聯把電流加起來
同一個 110 V 迴路上插 1,200 W 吹風機和 800 W 電熱水瓶,兩者並聯。 功率直接相加是 2000 W,迴路電流 2000 ÷ 110 = 18.18 A。 若這條迴路的無熔絲開關額定 15 A,電流已達額定的 1.21 倍,跳電是設計上該發生的事。
用電阻看同一件事更能說明並聯的本質。 吹風機的等效電阻是 110² ÷ 1200 = 10.08 Ω,電熱水瓶是 110² ÷ 800 = 15.125 Ω。 兩者並聯後的等效電阻是 6.05 Ω,比任一台都小。 迴路看到的電阻變小,電流就變大 —— 這和第一節那個「總電阻一定下降」 的結論是同一回事,只是從麵包板搬到了配電箱。
順著這個邏輯,兩個常見現象也就有解釋了。多插一台電器永遠讓迴路總電阻下降、總電流上升, 所以延長線上「再多一個應該沒差」的直覺是錯的; 而跳電取決於同時使用的功率總和,不是電器數量, 這也是為什麼高瓦數電器要分迴路,而不是分插座。
把分壓定則的分子直接搬到分流上。 串聯算分壓時,第一顆電阻的分子是它自己的 R₁; 很多人照著寫並聯的分流,得到 I₁ = I × R₁ ÷ (R₁ + R₂)。 代入本文的例子:90.91 × 220 ÷ 550 = 36.36 mA。 這個數字看起來很合理,問題是它剛好是另一條支路的電流 —— 正確答案是 54.55 mA,兩路被完整對調。 兩顆阻值接近時這種錯誤幾乎看不出來(誤差小), 一旦阻值差個十倍,算出來的電流就會錯一個量級。 記法只有一條:並聯是阻力,阻值小的拿多數電流, 所以分子必須放對方的阻值;算完先看一眼「小電阻是不是分到比較多」就能自我檢查。
動手算算看
下面是 ∑ Calc 電阻並聯計算機。填入兩顆阻值得到並聯總電阻,再搭配歐姆定律回推總電流與各路分流。