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電壓是差值,而非標籤

選擇參考節點、換算單位,並計算電阻電壓。

兩個點定義一個電壓

電壓是兩點之間的電位差。寫下「節點 A 為 3 V」,表示它相對於指定參考點為 3 V,通常該節點稱為接地。接地是計算上的參考;不一定代表連接大地。電池供電電路的整個參考電位,都可能相對於所在房間浮動。

定義 VAB=VA−VBV_{AB}=V_A-V_B。若 A 為 3.3 V、B 為 1.2 V,A 到 B 的電壓便為 2.1 V。交換電表表筆會得到 −2.1 V。因此,負值表達方向,而非不可能的電氣狀態。計算前先命名節點,並在各方程式中保留極性。

第一個電阻計算

對理想電阻,歐姆定律為 V=IRV=IR。2.2 kΩ 電阻流過 1.5 mA 時,兩端電壓為 3.3 V:2200×0.0015=3.32200\times0.0015=3.3。此處 kilo 與 milli 因子互相抵銷,只因它們的指數相反。若改為 220 Ω,相同電流只產生 0.33 V。結果出乎意料時,務必寫出一行基本單位計算。

text
A (3.3 V) --- R = 2.2 kohm --- B (0 V)
                  I = 1.5 mA -->

此圖指定正電流由 A 流向 B,電阻正電壓端位於 A。它描述二端關係,並不保證實際電源可以提供所要求的電流。電源電流限制、電阻容差與導線電阻都可能改變結果。

連接前先閱讀

電路保持連接時,將電壓表跨接於兩個節點。其有限輸入電阻會成為另一條電路支路;後續我們會計算此負載效應。本課程使用 3.3 V 或 5 V 電源的低電壓範例。量測前記錄電源值、參考點、電阻值與預期電壓。這個習慣可區分接線錯誤與算術錯誤。

自己試試看

A 與 B 相對於同一接地分別為 5 V 與 1.7 V。VAB 與 VBA 各是多少?

查看解說

VAB = 5 − 1.7 = 3.3 V;VBA = −3.3 V。依理想電阻模型,兩者之間的 3.3 kΩ 電阻會有 1 mA 由 A 流向 B。

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