直列接続と並列接続の違い：電流・電圧・合成抵抗・コンデンサ・電池を比較
部品を一列につなぐのが直列接続、両端をそろえて並べるのが並列接続です。直列では、すべての部品に同じ電流が流れ、電圧が部品ごとに分かれます。並列では、すべての部品に同じ電圧がかかり、電流が部品ごとに分かれます。このため抵抗は、直列では値の和になり、並列では逆数の和の逆数になって、いちばん小さい抵抗よりもさらに小さくなります。コンデンサだけは式が逆で、並列で和、直列で逆数の和の逆数になります。
| 項目 | 直列接続 | 並列接続 |
|---|---|---|
| 共通になる量 | 電流(すべての部品に同じ電流が流れる) | 電圧(すべての部品に同じ電圧がかかる) |
| 分かれる量 | 電圧。抵抗の大きさに比例して分かれる(分圧)。12 Vに2 kΩと1 kΩなら8 Vと4 V | 電流。抵抗の大きさに反比例して分かれる(分流)。3 Aを10 Ωと20 Ωに流すと2 Aと1 A |
| 合成抵抗 | R = R1 + R2 + …。100 Ω、200 Ω、300 Ωで600 Ω | 1/R = 1/R1 + 1/R2 + …。100 Ω、200 Ω、300 Ωで約54.5 Ω。2本なら積÷和 |
| 合成容量(コンデンサ) | 1/C = 1/C1 + 1/C2 + …で、小さくなる。10 µFと22 µFで約6.88 µF | C = C1 + C2 + …で、足し算になる。10 µFと22 µFで32 µF |
| 合成インダクタンス(磁気的な結合がないとき) | L = L1 + L2 + …(抵抗と同じ形) | 1/L = 1/L1 + 1/L2 + …(抵抗と同じ形) |
| 電力の大きい部品 | 同じ電流なので、抵抗の大きいほう(P = I²R) | 同じ電圧なので、抵抗の小さいほう(P = V²/R)。同じ値の2本なら電力は半分ずつになるが、定格には余裕(ディレーティング)を持たせる |
| 1つが切れた(開放した)とき | 回路全体の電流が止まる | ほかの部品には電流が流れ続ける |
| 電池をつないだとき | 電圧が足し算になる(1.5 Vの乾電池2本で3 V)。容量(mAh)は1本分のまま | 電圧は1本分のまま。容量が足し算になり、長くもつ |
| 電子回路での例 | 分圧回路、LEDの電流を制限する抵抗、熱抵抗の積み重ね(接合部→ケース→放熱器) | パワーMOSFETを並べてオン抵抗を下げる、ビアや電源の配線を何本も並べてIRドロップを減らす、デカップリングコンデンサ、家庭のコンセント |
数値は代表的な目安で、世代や製品によって異なります。