Основы · 15 мин чтения

Последовательное и параллельное соединение резисторов: формулы и примеры с решением

Последовательное и параллельное соединение резисторов: формулы R = R1 + R2 и 1/R, короткий путь для двух резисторов, расчёт смешанной схемы, подключение светодиодов и получение недостающих номиналов.

Расчёт последовательного и параллельного соединения резисторов — это сведение нескольких резисторов к одному эквивалентному, чтобы найти общее сопротивление схемы, ток и напряжения. Правило умещается в две строки: при последовательном соединении сопротивления просто складываются (R = R1 + R2 + …), а при параллельном складываются их обратные величины (1/R = 1/R1 + 1/R2 + …). Последовательная сумма всегда больше самого большого резистора, а параллельный результат всегда меньше самого маленького. С этими двумя формулами можно подобрать резистор для цепочки светодиодов, получить недостающий номинал из двух резисторов и рассчитать смешанную схему на бумаге.

В этом руководстве ты сначала увидишь разницу между двумя видами соединения, затем короткий путь «произведение, делённое на сумму» для двух параллельных резисторов, распределение тока и напряжения, распределение мощности и пошаговый расчёт смешанной схемы. После этого ты научишься получать номиналы, которых нет в ряду E12, решать, как подключать светодиоды — последовательно или параллельно, и измерять напряжения в последовательной цепи с Arduino, ESP32 и Raspberry Pi Pico. Чтобы быстро проверить расчёты, используй калькулятор последовательного и параллельного соединения, а чтобы найти ближайший стандартный номинал — утилиту стандартных номиналов.

Резистор
Резисторы на 1/4 W, которые используются в проектах на макетной плате: при последовательном или параллельном соединении они дают номиналы, которых нет в твоём наборе.

Что такое последовательное и параллельное соединение и чем они отличаются?

При последовательном соединении резисторы стоят друг за другом, как звенья цепи. У тока только один путь, поэтому через каждый резистор цепочки течёт один и тот же ток, а напряжение источника делится между ними. При параллельном соединении оба вывода каждого резистора подключены к одним и тем же двум точкам, как дорога, которая расходится на несколько полос. На каждом резисторе одно и то же напряжение, а ток делится между ветвями. Представь водопровод: узкие трубы, добавленные одна за другой, затрудняют течение воды, и сопротивление растёт; новые трубы, добавленные рядом, открывают воде новые пути, и сопротивление падает.

СвойствоПоследовательноеПараллельное
ФормулаR = R1 + R2 + R3 + …1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …
Общее сопротивлениеБольше самого большого резистораМеньше самого маленького резистора
ТокОдинаковый в каждом резистореДелится между ветвями обратно пропорционально сопротивлению
НапряжениеДелится пропорционально сопротивлениюОдинаковое на каждом резисторе
Если один резистор оборвётсяПерестаёт работать вся цепьПерестаёт работать только эта ветвь
n одинаковых резисторов (R)n × RR / n
Типичное применениеДелители напряжения, ограничение тока светодиода, увеличение номиналаУменьшение номинала, увеличение допустимой мощности, отдельные ветви светодиодов

Расчёт последовательного соединения: R = R1 + R2 + …

Эквивалент последовательно соединённых резисторов — просто сумма их номиналов. Соедини 220 Ω и 330 Ω друг за другом — получишь 550 Ω; цепочка из трёх резисторов по 1 kΩ даёт 3 kΩ. Следить нужно только за единицами: складывая 4,7 kΩ и 330 Ω, переведи оба значения в омы (4700 + 330 = 5030 Ω) или запиши оба в килоомах (4,7 + 0,33 = 5,03 kΩ). При последовательном соединении преобладает больший резистор: если добавить 100 Ω к 10 kΩ, сумма изменится всего на 1%. Поэтому последовательные резисторы очень удобны, чтобы понемногу сдвигать номинал вверх.

В последовательной цепи напряжение источника делится между резисторами пропорционально их номиналам: Vx = V × Rx / Rобщ. Например, 1 kΩ, 2,2 kΩ и 3,3 kΩ, соединённые последовательно и подключённые к 5 V, в сумме дают 6,5 kΩ, поэтому течёт ток 5 / 6,5 ≈ 0,77 mA. Этот ток создаёт падение 0,77 V на 1 kΩ, 1,69 V на 2,2 kΩ и 2,54 V на 3,3 kΩ, и в сумме три напряжения снова дают 5 V. Вариант такой схемы из двух резисторов называется делителем напряжения; на нём основано чтение датчиков и понижение 5-вольтового сигнала до 3,3 V. Подробнее — в руководстве Делитель напряжения, а для быстрого расчёта есть утилита делителя напряжения.

Расчёт параллельного соединения: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + …

При параллельном соединении каждый резистор открывает току новый путь. Поэтому складываются не сами сопротивления, а их обратные величины, которые показывают, насколько легко каждый резистор пропускает ток. Эта обратная величина называется проводимостью (G = 1/R, измеряется в сименсах). Расчёт состоит из трёх шагов: возьми обратную величину каждого резистора, сложи их, а затем возьми обратную величину суммы. Например, для 1 kΩ, 2,2 kΩ и 4,7 kΩ, соединённых параллельно, в килоомах получается 1/1 + 1/2,2 + 1/4,7 = 1 + 0,4545 + 0,2128 = 1,6673; обратная величина 1 / 1,6673 ≈ 0,600 kΩ, то есть примерно 600 Ω. Как и ожидалось, результат меньше самого маленького резистора — 1 kΩ.

При параллельном соединении, наоборот, преобладает меньший резистор. Соедини параллельно 10 kΩ и 100 Ω — получишь 99 Ω; большого резистора в цепи будто почти нет. Так можно понемногу снижать номинал: резистор в 10 раз больше, подключённый параллельно, уменьшает значение примерно на 9% (R ∥ 10R = R × 10/11). Для n одинаковых резисторов в параллель результат равен R / n: два по 10 kΩ дают 5 kΩ, а четыре по 1 kΩ — 250 Ω.

Короткий путь для двух резисторов: произведение, делённое на сумму

Когда параллельно соединены только два резистора, обратные величины можно не считать: R = (R1 × R2) / (R1 + R2), правило «произведение, делённое на сумму». Для 220 Ω и 330 Ω получается 72 600 / 550 = 132 Ω; для 1 kΩ и 2,2 kΩ — 2,2 / 3,2 = 0,6875 kΩ = 687,5 Ω. Эта формула работает только для двух резисторов. Если параллельно соединены три и больше, сначала объедини два, а затем снова примени «произведение на сумму» к результату и третьему или сразу используй формулу 1/R. В таблице ниже — результаты для пар, которые чаще всего встречаются на макетной плате:

R1R2Последовательно (R1 + R2)Параллельно (R1 ∥ R2)
100 Ω100 Ω200 Ω50 Ω
220 Ω220 Ω440 Ω110 Ω
220 Ω330 Ω550 Ω132 Ω
1 kΩ1 kΩ2 kΩ500 Ω
1 kΩ2,2 kΩ3,2 kΩ687,5 Ω
4,7 kΩ4,7 kΩ9,4 kΩ2,35 kΩ
10 kΩ10 kΩ20 kΩ5 kΩ
10 kΩ100 Ω10,1 kΩ99 Ω
Всегда проверяй ответ на здравый смысл: последовательная сумма должна быть больше самого большого резистора, а параллельный результат — меньше самого маленького. Два одинаковых резистора в параллель дают ровно половину номинала. Если параллельный результат получился больше самого маленького резистора, скорее всего, пропущен последний шаг — взять обратную величину суммы.

Как распределяются ток и напряжение

В последовательной цепи ток везде одинаковый, а напряжение делится прямо пропорционально сопротивлению: на самом большом резисторе падает самое большое напряжение. В параллельной цепи всё наоборот: напряжение в каждой ветви одинаковое, а ток делится обратно пропорционально сопротивлению, так что самый маленький резистор потребляет самый большой ток. Для двух параллельных ветвей формула делителя тока выглядит так: I1 = I × R2 / (R1 + R2); обрати внимание, что в числителе стоит сопротивление другой ветви, а не своей. Например, 1 kΩ и 4,7 kΩ, соединённые параллельно и подключённые к 5 V, дают 824,6 Ω и потребляют от источника 6,06 mA. Из них 6,06 × 4,7 / 5,7 = 5 mA проходит через 1 kΩ, а оставшиеся 1,06 mA — через 4,7 kΩ. Если рассчитать каждую ветвь отдельно по закону Ома (5 V / R), получатся точно такие же значения.

Так же распределяется и мощность, и от этого зависит, какой резистор будет греться. При последовательном соединении течёт один и тот же ток, поэтому по формуле P = I² × R больший резистор рассеивает больше мощности. При параллельном напряжение одинаковое, поэтому по формуле P = V² / R сильнее греется меньший резистор. В таблице ниже видно, насколько по-разному нагружены одни и те же два резистора при 5 V в последовательном и в параллельном соединении:

СоединениеРезисторТокНапряжениеМощность
Последовательное100 Ω4,55 mA0,45 V2,1 mW
Последовательное1 kΩ4,55 mA4,55 V20,7 mW
Параллельное100 Ω50 mA5 V250 mW (на пределе 1/4 W)
Параллельное1 kΩ5 mA5 V25 mW

Последовательное и параллельное соединение — это ещё и способ увеличить допустимую мощность. Два одинаковых резистора на 1/4 W вместе выдерживают 1/2 W, хоть последовательно, хоть параллельно, потому что мощность делится между ними поровну. Например, если нужно 110 Ω на 1/2 W, можно соединить параллельно два резистора по 220 Ω. Если соединить четыре резистора по 100 Ω в две последовательные пары и подключить пары параллельно, получатся всё те же 100 Ω, но уже на 1 W. Если номиналы разные, мощность тоже делится неравномерно, поэтому самый нагруженный резистор нужно рассчитать отдельно.

Пошаговый расчёт смешанной схемы

В реальных схемах последовательное и параллельное соединения обычно сочетаются. Вот наш пример: ток от адаптера 12 V сначала проходит через R1 = 100 Ω, а затем делится на две ветви. В первой ветви последовательно стоят R2 = 330 Ω и R3 = 270 Ω, во второй — один R4 = 1,2 kΩ; затем обе ветви снова соединяются и возвращаются на GND. Метод всегда один и тот же: начни с самой внутренней группы, сведи схему к одному резистору, а затем иди в обратном порядке и распредели токи и напряжения.

  1. Объедини внутреннюю последовательную группу: R2 + R3 = 330 + 270 = 600 Ω. Теперь первая ветвь ведёт себя как один резистор на 600 Ω.
  2. Объедини параллельные ветви: 600 Ω ∥ 1200 Ω = (600 × 1200) / (600 + 1200) = 720 000 / 1800 = 400 Ω.
  3. Добавь оставшийся последовательный резистор: Rобщ = R1 + 400 = 100 + 400 = 500 Ω.
  4. Найди общий ток: I = V / R = 12 / 500 = 0,024 A = 24 mA. Весь этот ток проходит через R1.
  5. Распредели напряжения: на R1 падает 24 mA × 100 Ω = 2,4 V, и на параллельном блоке остаётся 12 − 2,4 = 9,6 V.
  6. Найди токи ветвей: первая ветвь потребляет 9,6 / 600 = 16 mA, вторая — 9,6 / 1200 = 8 mA. 16 + 8 = 24 mA, значит, общий ток сходится.
  7. Найди напряжения внутри ветви: на R2 падает 16 mA × 330 Ω = 5,28 V, на R3 — 16 mA × 270 Ω = 4,32 V; вместе они снова дают 9,6 V.
РезисторНоминалТокНапряжениеМощность
R1100 Ω24 mA2,4 V57,6 mW
R2330 Ω16 mA5,28 V84,5 mW
R3270 Ω16 mA4,32 V69,1 mW
R41,2 kΩ8 mA9,6 V76,8 mW
Всего500 Ω24 mA12 V288 mW

Результат можно проверить двумя законами. Напряжения вдоль любого пути от источника до GND должны в сумме давать 12 V: 2,4 + 5,28 + 4,32 = 12 V и 2,4 + 9,6 = 12 V. Токи, входящие в узел, тоже должны быть равны выходящим: 24 mA = 16 mA + 8 mA. Это законы Кирхгофа для напряжений и токов, подробно они разобраны в руководстве Законы Кирхгофа. Последняя проверка — мощность: четыре резистора вместе рассеивают 288 mW, ровно столько, сколько отдаёт источник: 12 V × 24 mA = 288 mW. Каждый резистор остаётся намного ниже 1/4 W, так что подойдут обычные резисторы.

Как получить номинал резистора, которого нет под рукой

Резисторы выпускают не любых номиналов: они продаются стандартными шагами, которые называются рядами E. В самом распространённом ряду, E12, на каждую декаду приходится 12 значений: 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 и 82 (и их кратные 10, 100, 1000…). Ряд E24 добавляет между ними 11, 13, 16, 20, 24, 30, 36, 43, 51, 62, 75 и 91. Если расчёт дал 300 Ω или 4 kΩ, а такого номинала в наборе нет, есть два варианта: округлить до ближайшего стандартного значения или соединить два резистора последовательно или параллельно и получить точный номинал. Ближайший стандартный номинал покажет утилита стандартных номиналов.

Нужный номиналПоследовательноПараллельно
200 Ω100 Ω + 100 Ω = 200 Ω220 Ω ∥ 2,2 kΩ = 200 Ω
300 Ω150 Ω + 150 Ω = 300 Ω330 Ω ∥ 3,3 kΩ = 300 Ω
2 kΩ1 kΩ + 1 kΩ = 2 kΩ2,2 kΩ ∥ 22 kΩ = 2 kΩ
4 kΩ3,9 kΩ + 100 Ω = 4 kΩ4,7 kΩ ∥ 27 kΩ ≈ 4,003 kΩ (+0,08%)
5 kΩ4,7 kΩ + 270 Ω = 4,97 kΩ (−0,6%)10 kΩ ∥ 10 kΩ = 5 kΩ
6 kΩ2,7 kΩ + 3,3 kΩ = 6 kΩ10 kΩ ∥ 15 kΩ = 6 kΩ
7,5 kΩ6,8 kΩ + 680 Ω = 7,48 kΩ (−0,27%)15 kΩ ∥ 15 kΩ = 7,5 kΩ

В таблице бросается в глаза закономерность: резистор, соединённый параллельно с резистором в 10 раз большего номинала, уменьшается ровно до 10/11 исходного значения, поэтому 220 Ω ∥ 2,2 kΩ = 200 Ω и 330 Ω ∥ 3,3 kΩ = 300 Ω получаются точно. Не забывай и о допуске: если объединить два резистора с допуском 5%, результат в худшем случае всё равно может отличаться на 5%, хотя ошибки часто частично компенсируют друг друга. Поэтому разница в расчёте 0,1% ничтожна по сравнению с собственным допуском резистора. Программа ниже перебирает все пары из ряда E12 от 10 Ω до 8,2 MΩ и выводит в монитор порта последовательную и параллельную пары, ближайшие к твоему целевому значению:

C++ (Arduino IDE)
1// Hedef değere en yakın seri / paralel E12 çiftini bulur
2// Finds the series / parallel E12 pair closest to a target value
3const float E12[12] = {1.0, 1.2, 1.5, 1.8, 2.2, 2.7, 3.3, 3.9, 4.7, 5.6, 6.8, 8.2};
4const float TARGET = 4000.0;     // istenen direnç (ohm) / wanted resistance (ohms)
5const int COUNT = 72;            // 10 ohm ... 8.2 Mohm, 6 onluk / 6 decades
6
7float valueAt(int i) {           // i. standart değer / i-th standard value
8  float decade = 10.0;
9  for (int d = 0; d < i / 12; d++) decade *= 10.0;
10  return E12[i % 12] * decade;
11}
12
13void printPair(const char *label, const char *sign, float a, float b, float r) {
14  Serial.print(label);
15  Serial.print(a, 0);
16  Serial.print(sign);
17  Serial.print(b, 0);
18  Serial.print(" = ");
19  Serial.print(r, 1);
20  Serial.print(" ohm, hata / error: ");
21  Serial.print((r - TARGET) / TARGET * 100.0, 2);
22  Serial.println(" %");
23}
24
25void setup() {
26  Serial.begin(9600);
27  while (!Serial) {}                 // Pico gibi USB'li kartlarda Seri Monitör'ü bekle / wait for the Serial Monitor on native USB boards like the Pico
28  float bestS = 0, sA = 0, sB = 0;     // en iyi seri / best series
29  float bestP = 0, pA = 0, pB = 0;     // en iyi paralel / best parallel
30
31  for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
32    for (int j = i; j < COUNT; j++) {
33      float a = valueAt(i);
34      float b = valueAt(j);
35      float s = a + b;                 // seri: R1 + R2 / series
36      float p = a * b / (a + b);       // paralel: çarpım / toplam / parallel: product over sum
37      if (fabs(s - TARGET) < fabs(bestS - TARGET)) { bestS = s; sA = a; sB = b; }
38      if (fabs(p - TARGET) < fabs(bestP - TARGET)) { bestP = p; pA = a; pB = b; }
39    }
40  }
41  printPair("Seri / Series: ", " + ", sA, sB, bestS);
42  printPair("Paralel / Parallel: ", " || ", pA, pB, bestP);
43}
44
45void loop() {
46}

Если оставить TARGET равным 4000, в мониторе порта появятся строки «100 + 3900 = 4000.0 ohm» и «4700 || 27000 = 4003.2 ohm, hata / error: 0.08 %». Программа выполняет расчёт только один раз, внутри setup(); чтобы снова увидеть результат, перезагрузи плату кнопкой сброса и не забудь выставить в мониторе порта скорость 9600 бод. Поскольку код вообще не использует периферию, он без изменений работает на Arduino Uno, Nano, ESP32 и Raspberry Pi Pico, запрограммированной через ядро Arduino. На платах вроде Pico, где USB подключён прямо к процессору, строка while (!Serial) держит программу, пока не откроется монитор порта, чтобы результат, который выводится только один раз, не потерялся. На Uno и ESP32 эта строка вообще не ждёт.

Как подключать светодиоды: последовательно или параллельно?

Если светодиодов несколько, есть два варианта. На платах, работающих от 5 V или 3,3 V, самый надёжный способ — дать каждому светодиоду собственный резистор и соединить эти пары «светодиод + резистор» параллельно. Никогда не подключай несколько светодиодов параллельно через один общий резистор. Даже у светодиодов одного цвета и одной модели прямое напряжение (Vf) различается на несколько десятков милливольт; светодиод с самым низким прямым напряжением забирает большую часть тока, сильнее нагревается, а при нагреве его прямое напряжение падает ещё больше. В итоге один светодиод светит намного ярче остальных и со временем выходит из строя.

При последовательном соединении, наоборот, через каждый светодиод принудительно идёт один и тот же ток; яркость получается одинаковой, и хватает одного резистора. Формула учитывает число светодиодов: R = (Vs − n × Vf) / I. Например, чтобы питать три белых светодиода (Vf ≈ 3,1 V) от адаптера 12 V, получаем R = (12 − 9,3) / 0,02 = 135 Ω; со следующим стандартным номиналом, 150 Ω, ток будет около 18 mA. Готовые светодиодные ленты на 12 V устроены именно так: три светодиода и резистор образуют последовательную группу, а эти группы соединены параллельно по всей длине ленты. Условие для последовательного соединения — напряжение питания должно быть заметно выше суммарного прямого напряжения светодиодов. С двумя красными светодиодами (2 × 2 V = 4 V) на 5 V от Arduino на резисторе остаётся всего 1 V, и даже небольшие различия в прямом напряжении меняют ток до 20%. А 3,3 V у ESP32 и Pico вообще не хватит, чтобы зажечь два последовательных красных светодиода.

ПитаниеСветодиодыСоединениеРезисторТок
5 V (пин Arduino)1 красныйОдин светодиод + резистор330 Ω≈ 9 mA
5 V (пин Arduino)2 красныхПоследовательно, один резистор100 Ω≈ 10 mA (запас всего 1 V)
5 V (пин Arduino)2 красныхПараллельно, у каждого светодиода свой резистор2 × 330 Ω≈ 18 mA всего
3,3 V (ESP32, Pico)2 красныхПоследовательно—Не светятся: 4 V > 3,3 V
Адаптер 12 V (через транзистор)3 белыхПоследовательно, один резистор150 Ω≈ 18 mA
Адаптер 12 V3 белыхПараллельно, один общий резистор—Неправильно: ток делится неравномерно
Когда питаешь параллельные светодиоды от одного пина Arduino, помни о пределе пина: два красных светодиода, каждый со своим резистором на 330 Ω, вместе потребляют около 18 mA, а это очень близко к рекомендуемым для Arduino Uno 20 mA. Для большего числа светодиодов подключи каждый к своему пину или управляй ими через транзистор. Почему светодиод никогда нельзя подключать без резистора, читай в статье Что такое светодиод?, а резистор для одного светодиода рассчитай в калькуляторе резистора для светодиода.

Измеряем распределение напряжения в последовательной цепи с Arduino

Лучший способ убедиться, что формулы действительно работают, — измерить. Соедини на макетной плате последовательно три резистора: 1 kΩ, 2,2 kΩ и 3,3 kΩ; верхний конец цепочки подключи к пину питания, а нижний — к GND. Точку соединения R1 и R2 (узел A) подключи к первому аналоговому входу, а точку соединения R2 и R3 (узел B) — ко второму. Плата будет считывать напряжение в обоих узлах, по разностям вычислять напряжение на каждом резисторе и выводить результаты рядом с расчётными значениями.

Точка схемыArduino UnoESP32Raspberry Pi Pico
Верхний конец R1 (питание)5V3V33V3(OUT), пин 36
Узел A (соединение R1–R2)A0GPIO 34GP26 (ADC0), пин 31
Узел B (соединение R2–R3)A1GPIO 35GP27 (ADC1), пин 32
Нижний конец R3GNDGNDGND, пин 38
C++ (Arduino IDE)
1// Seri devrede gerilim paylaşımı / Voltage sharing in a series circuit
2// 5V -> R1 (1k) -> A0 -> R2 (2.2k) -> A1 -> R3 (3.3k) -> GND
3const float V_SUPPLY = 5.0;      // besleme gerilimi / supply voltage
4const float R1_OHM = 1000.0;     // üst direnç / top resistor
5const float R2_OHM = 2200.0;     // orta direnç / middle resistor
6const float R3_OHM = 3300.0;     // alt direnç / bottom resistor
7const int PIN_A = A0;            // R1-R2 birleşimi / R1-R2 junction
8const int PIN_B = A1;            // R2-R3 birleşimi / R2-R3 junction
9
10void setup() {
11  Serial.begin(9600);
12}
13
14void loop() {
15  float vA = analogRead(PIN_A) * V_SUPPLY / 1023.0;   // A noktası / node A
16  float vB = analogRead(PIN_B) * V_SUPPLY / 1023.0;   // B noktası / node B
17
18  float rTotal = R1_OHM + R2_OHM + R3_OHM;            // seri: R = R1 + R2 + R3 / series total
19  float iCalc = V_SUPPLY / rTotal * 1000.0;           // hesaplanan akım (mA) / calculated current (mA)
20  float iMeas = (V_SUPPLY - vA) / R1_OHM * 1000.0;    // R1 üzerinden ölçülen akım (mA) / current measured over R1 (mA)
21
22  // Her direncin gerilimi: ölçülen ve hesaplanan / Voltage of each resistor: measured and calculated
23  Serial.print(F("V_R1 = "));
24  Serial.print(V_SUPPLY - vA, 2);
25  Serial.print(F(" V (")); Serial.print(iCalc * R1_OHM / 1000.0, 2);
26  Serial.print(F(")  V_R2 = "));
27  Serial.print(vA - vB, 2);
28  Serial.print(F(" V (")); Serial.print(iCalc * R2_OHM / 1000.0, 2);
29  Serial.print(F(")  V_R3 = "));
30  Serial.print(vB, 2);
31  Serial.print(F(" V (")); Serial.print(iCalc * R3_OHM / 1000.0, 2);
32  Serial.println(F(")"));
33
34  Serial.print(F("I hesap / calc = "));
35  Serial.print(iCalc, 3);
36  Serial.print(F(" mA   I olcum / measured = "));
37  Serial.print(iMeas, 3);
38  Serial.println(F(" mA"));
39  Serial.println();
40  delay(2000);
41}

При 5 V общее сопротивление цепи равно 6,5 kΩ, а ток — 0,769 mA; в мониторе порта должно появиться примерно 0,77 V для R1, 1,69 V для R2 и 2,54 V для R3. Значения в скобках — расчётные. Измеренный ток — это напряжение на R1, делённое на 1 kΩ; поскольку в последовательной цепи через все резисторы течёт один и тот же ток, этого одного измерения достаточно. Небольшие расхождения в основном вызваны допуском резисторов 1–5%. Опорное напряжение АЦП Arduino — та же линия 5 V, поэтому напряжение USB 4,9 или 5,1 V не меняет соотношений, хотя абсолютные напряжения, измеренные мультиметром, могут отличаться на столько же. Номиналы в килоомах выбраны тоже не случайно: АЦП Arduino Uno рассчитан на то, что сопротивление (импеданс) измеряемой точки ниже примерно 10 kΩ, а цепочка из резисторов по 1 MΩ сделала бы показания нестабильными.

Тот же опыт с ESP32 и Raspberry Pi Pico

На ESP32 запитай ту же схему от пина 3V3 и подключи две точки соединения к GPIO 34 и GPIO 35. Эти пины работают только на вход и относятся к блоку ADC1, который продолжает работать при включённом Wi-Fi. В коде задай V_SUPPLY равным 3.3, а PIN_A и PIN_B — равными 34 и 35, и замени выражения analogRead(...) * V_SUPPLY / 1023.0 на analogReadMilliVolts(PIN_A) / 1000.0 и analogReadMilliVolts(PIN_B) / 1000.0. Эта функция использует заводскую калибровку ESP32, возвращает напряжение сразу в милливольтах и при ослаблении по умолчанию 11 dB измеряет примерно 150–3100 mV. При 3,3 V ток падает до 0,508 mA; в узле A должно быть около 2,79 V, а в узле B — 1,68 V. Поскольку это измерение не ратиометрическое относительно питания, результаты будут точнее, если записать в V_SUPPLY реальное напряжение, измеренное мультиметром на пине 3V3. На Raspberry Pi Pico тот же опыт на MicroPython выглядит так:

MicroPython
1from machine import ADC
2import time
3
4V_SUPPLY = 3.3                        # Pico 3V3(OUT) gerilimi / Pico 3V3(OUT) voltage
5R1, R2, R3 = 1000, 2200, 3300         # seri dirençler (ohm) / series resistors (ohms)
6adc_a = ADC(26)                       # GP26 = ADC0, A noktası / node A
7adc_b = ADC(27)                       # GP27 = ADC1, B noktası / node B
8
9r_total = R1 + R2 + R3                # R = R1 + R2 + R3
10i_calc = V_SUPPLY / r_total * 1000    # hesaplanan akım (mA) / calculated current (mA)
11
12while True:
13    v_a = adc_a.read_u16() * V_SUPPLY / 65535
14    v_b = adc_b.read_u16() * V_SUPPLY / 65535
15    i_meas = (V_SUPPLY - v_a) / R1 * 1000      # R1 üzerinden ölçülen akım / current measured over R1
16    print("V_R1 = {:.2f} V  V_R2 = {:.2f} V  V_R3 = {:.2f} V".format(V_SUPPLY - v_a, v_a - v_b, v_b))
17    print("I hesap / calc = {:.3f} mA  I olcum / measured = {:.3f} mA".format(i_calc, i_meas))
18    time.sleep(2)

АЦП Pico через read_u16() возвращает значение от 0 до 65535, а опорным напряжением служит линия 3,3 V, поэтому, умножив сырое значение на 3,3 и разделив на 65535, получаешь напряжение. GP26 и GP27 — это каналы ADC0 и ADC1 у Pico. Если Pico ещё не настроена, пройди шаги с Thonny из статьи Что такое Raspberry Pi Pico?. На всех трёх платах картина одна и та же: ток в каждом резисторе одинаковый, напряжения пропорциональны номиналам, а в сумме дают напряжение питания.

Частые ошибки и как их исправить

ОшибкаЧто происходитКак правильно
Не взять обратную величину суммы при параллельном расчёте1 kΩ ∥ 1 kΩ даёт «2»Возьми обратную величину суммы: 1 / 2 = 0,5 kΩ = 500 Ω
Применить «произведение на сумму» сразу к трём резисторамБессмысленный результат, у которого даже единицы не сходятсяСначала объедини два резистора, затем результат — с третьим
Смешивать kΩ и Ω в одном расчётеБольшие ошибки, например 1 k + 220 = 221Переведи всё в омы: 1000 + 220 = 1220 Ω
Вставить обе ножки резистора в один ряд макетной платыРезистор закорочен и ведёт себя так, будто его нетВставь ножки в разные ряды
Измерять резистор, не выпаивая его из схемыИз-за параллельных путей прибор показывает меньше, чем на самом делеОтключи питание, отсоедини одну ножку и измерь
Один общий резистор на параллельные светодиодыОдин светодиод светит слишком ярко и со временем выходит из строяДай каждому светодиоду собственный резистор
Не рассчитать распределение мощностиМаленький резистор в параллельной ветви перегревается и темнеетРассчитай P = V² / R или P = I² × R для каждого резистора
Прежде чем ставить комбинацию в схему, измерь её мультиметром: так будет видно, действительно ли соединённые последовательно или параллельно резисторы дают ожидаемый номинал. Как пользоваться мультиметром, мы рассказываем в статье Как пользоваться мультиметром, а как ряды макетной платы соединены внутри — в статье Что такое макетная плата?. Чтобы прочитать номинал резистора по цветным полоскам на корпусе, пригодится утилита цветового кода резисторов.

Идеи проектов с последовательными и параллельными резисторами

  • Светофор: подключи красный, жёлтый и зелёный светодиоды к разным пинам через отдельные резисторы; каждая пара «светодиод + резистор» работает в своей ветви. Сборка описана в руководстве Светофор на Arduino.
  • Пять кнопок на одном аналоговом пине: собери лестницу из последовательных резисторов; каждая кнопка подаёт на A0 своё напряжение, и по analogRead видно, какая кнопка нажата. Основы — в статье Как подключить кнопку к Arduino.
  • Ночник: соедини фоторезистор (LDR) последовательно с постоянным резистором, чтобы получился делитель напряжения, и автоматически включай светодиод в темноте. Подробности — в руководстве Датчик освещённости на фоторезисторе (LDR).
  • Цифровой вольтметр: готовые модули датчика напряжения используют делитель из 30 kΩ и 7,5 kΩ, чтобы Arduino могла измерять до 25 V; если резистора на 7,5 kΩ нет, соедини параллельно два по 15 kΩ. Проект — в руководстве Вольтметр на Arduino.
  • Смешивание цветов с RGB-светодиодом: у красного, зелёного и синего каналов разное прямое напряжение, поэтому рассчитай для каждого отдельный резистор; примеры — в руководстве по RGB-светодиоду.
  • Индикатор заряда батареи: уменьши вдвое напряжение Li-ion аккумулятора 4,2 V двумя одинаковыми резисторами по 100 kΩ и считывай его аналоговым входом ESP32; такие большие номиналы потребляют от батареи всего 21 µA, а конденсатор на 100 nF на входе делает показания стабильными.

Расчёт последовательного и параллельного соединения резисторов — естественный следующий шаг после закона Ома: сначала сводишь схему к одному эквивалентному резистору, а затем снова распределяешь ток и напряжение. Когда эти две формулы станут привычными, ты сможешь получать недостающие номиналы, правильно подключать цепочки светодиодов и заранее знать, какой резистор будет греться. Чтобы освежить основы, прочитай статьи Закон Ома и Что такое резистор?. В приложении BlueGrays есть проекты для Arduino, ESP32 и Pico с мигающим светодиодом, двумя светодиодами, светофором, бегущими огнями и измерением освещённости на фоторезисторе, каждый с пошаговой схемой подключения и кодом.

Частые вопросы

Как рассчитать последовательное и параллельное соединение резисторов?

При последовательном соединении сопротивления складываются: R = R1 + R2 + … При параллельном складываются обратные величины (1/R = 1/R1 + 1/R2 + …), а величина, обратная этой сумме, и есть эквивалентное сопротивление. Например, 1 kΩ и 2,2 kΩ дают 3,2 kΩ последовательно и около 687 Ω параллельно.

Как рассчитать два параллельных резистора?

Для двух резисторов можно использовать короткий путь «произведение, делённое на сумму»: R = (R1 × R2) / (R1 + R2). Например, 220 Ω и 330 Ω в параллель дают 72 600 / 550 = 132 Ω. Два одинаковых резистора в параллель дают ровно половину номинала одного из них.

Почему при параллельном соединении общее сопротивление уменьшается?

Каждый резистор, добавленный параллельно, открывает току новый путь, поэтому при том же напряжении от источника потребляется больший ток. Поскольку складываются проводимости (1/R), эквивалентное сопротивление всегда меньше даже самого маленького резистора. 10 kΩ и 100 Ω в параллель дают около 99 Ω.

Как распределяются ток и напряжение в последовательной цепи?

В последовательной цепи только один путь, поэтому ток во всех резисторах одинаковый. Напряжение делится пропорционально сопротивлению: Vx = V × Rx / Rобщ. Если 1 kΩ и 4 kΩ соединены последовательно и подключены к 5 V, на 1 kΩ падает 1 V, а на 4 kΩ — 4 V.

Как подключать светодиоды: последовательно или параллельно?

На платах, работающих от 5 V или 3,3 V, самый надёжный способ — дать каждому светодиоду собственный резистор и соединить эти пары параллельно. Если напряжение питания заметно выше суммарного прямого напряжения светодиодов, например три белых светодиода при 12 V, их можно соединить последовательно с одним резистором. Никогда не ставь один общий резистор перед параллельными светодиодами: ток не будет делиться поровну.

Как получить номинал резистора, которого нет?

Последовательное соединение двух или более резисторов увеличивает номинал, а параллельное — уменьшает. Например, соедини параллельно два резистора по 10 kΩ, чтобы получить 5 kΩ, или последовательно 3,9 kΩ и 100 Ω, чтобы получить 4 kΩ. Резистор, соединённый параллельно с резистором в 10 раз большего номинала, уменьшается до 10/11 исходного значения, поэтому 330 Ω ∥ 3,3 kΩ дают ровно 300 Ω.

Все проекты
Мигающий светодиод
#1Новичок

Мигающий светодиод

Самое первое «привет» в электронике: включение и выключение одного светодиода. Arduino включает и выключает светодиод через короткие промежутки, поэтому свет быстро мигает. Ты самым простым способом в

4.6(188)
1127
Два попеременно мигающих светодиода
#2Новичок

Два попеременно мигающих светодиода

Два светодиода быстро мигают по очереди: когда один загорается, другой гаснет, будто они перебрасывают друг другу мяч. Arduino держит каждый свет включённым пятую долю секунды, а затем передаёт очеред

4.6(105)
343
Светофор
#3Новичок

Светофор

Крошечная копия светофора, который ты каждый день видишь на дороге. Красный горит две секунды, жёлтый мигает на мгновение, зелёный горит две секунды, затем через жёлтый снова возвращается красный, и т

4.8(131)
397
Бегущие огни на светодиодах
#5Средний

Бегущие огни на светодиодах

Огни, которые загораются друг за другом, будто бегут. Arduino зажигает шесть светодиодов по одному; каждый светится короткое мгновение и гаснет, так что свет проходит от начала до конца и начинает сно

4.6(85)
207
Измерение освещённости с LDR
#11Новичок

Измерение освещённости с LDR

Хочешь увидеть яркость своей комнаты в виде числа? LDR — маленькая деталь, реагирующая на свет, — измеряет освещённость вокруг, а Arduino каждые полсекунды выводит значение на экран компьютера. Закрой

4.6(81)
139
Мигающий светодиод на ESP32
#103Новичок

Мигающий светодиод на ESP32

Учит базовой работе с выходами GPIO на ESP32. Эффект мигания получается включением и выключением светодиода с цифрового пина. Это ESP32-версия классического проекта мигания на Arduino UNO; базовые команды мигания в среде Arduino те же, но расположение пинов ESP32 и уровни GPIO 3,3 V отличаются от Arduino UNO.

4.7(37)
99
Raspberry Pi Pico: управление внешним светодиодом (макетная плата)
#148Новичок

Raspberry Pi Pico: управление внешним светодиодом (макетная плата)

Следующий шаг после встроенного светодиода Pico: подключить внешний светодиод на макетной плате и управлять им через пин GP14. В этом проекте ты узнаешь, как использовать любой пин GPIO общего назначения у Pico как выход, какая полярность у светодиода (длинная ножка = анод/+, короткая = катод/–) и зачем нужен токоограничивающий резистор (220Ω). Без резистора через светодиод пойдёт слишком большой ток, и он может сгореть. Схема очень простая: Pico GP14 → резистор 220Ω → светодиод → GND.

4.5(2)
7
Цифровой вольтметр с LCD-дисплеем
#56Средний
Premium

Цифровой вольтметр с LCD-дисплеем

Узнай, какое напряжение даёт батарейка или блок питания, с помощью измерителя, собранного своими руками. Делитель из двух резисторов понижает высокое напряжение до уровня, который может прочитать плат

4.5(27)
36