LED + 电阻

让光听你指挥。

一个元件发光，另一个限制电流。接通电路，看看它们如何配合。

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实验台

改变电路设置，预测读数，再检查挑战结果。这些是教学模型，每课都会说明模型的假设。

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一个电路，两种职责。

红色 LED 模型：固定压降 2 V，电流上限 20 mA。亮度仅为示意。不模拟发热和反向击穿。

发光模块 = 串联的电阻和 LED。电阻放在 LED 任一侧都可以，因为电流相同。I ≈ (电源电压 − 2 V) / R；电阻功率 P = I²R。使用真实元件时，应检查额定值，包括最大反向电压。

难度

搭建 · 点亮第一束光
接通电源，保持 LED 极性正确，使电流达到 5–20 mA。
需要提示？
从 5 V 和 330 Ω 开始。电源按钮在电路下方。
探索 · 发光但不过载
在 5 V 下，将电流调至 8–12 mA。然后反接 LED，解释变化。
需要提示？
电阻上约为 3 V。若需 10 mA：R = 3 / 0.010 = 300 Ω。
独立解题 · 选择保护电阻
在 9 V 下，使电流达到 10–15 mA，自行选择电阻。
需要提示？
电阻上为 7 V，约 467–700 Ω 都符合要求。

延伸阅读与电路配方

LED 是一种半导体结。电子与空穴复合时，部分能量以光的形式释放。颜色主要与材料有关，并非只由塑料外壳决定。串联电阻让这个敏感光源的电流变得可控。

I = (Vs − Vf) / R → (5 − 2) / 330 ≈ 9.1 mA

模型中的 LED 压降约为 2 V，电阻上还剩 3 V。电阻加倍，电流减半。实际正向压降取决于 LED、电流和温度。

高效蓝色 LED 的发明获得了 2014 年诺贝尔物理学奖，为明亮、节能的白光光源铺平了道路。

在这个串联回路中，LED 前后的电流相等。元件转换能量，并不消耗电子。

在同一个串联回路中，电阻放在 LED 前面或后面，理想电流都不变。它限制的是整个回路的电流。

并联 LED 通常应每个支路各用一个电阻。正向压降的微小差异可能使其中一颗承担更多电流。

用 3 V 点亮柔和的光。打开前先预测电流。

约 3.03 mA。灯能亮，但低于第一项任务的 5 mA 目标。

电源电压升高时，也增大电阻。

约 10.29 mA。电阻压降为 7 V，模型中的耗散功率约 0.072 W。