Dlaczego nie ma znaczenia, czy rezystor znajduje się przed, czy za spadkiem napięcia wrt LED?

Przeczytałem, że prąd w obwodzie jest zawsze taki sam, ale o ile rozumiem, napięcie nie jest. Każda część elektroniczna, której używam, obniża napięcie mniej więcej, nawet proste przewody to robią. Na razie w porządku.

Teraz zastanawiam się, dlaczego nie ma znaczenia, czy rezystor pojawia się przed czy za diodą LED w odniesieniu do spadków napięcia spowodowanych przez części obwodu.

Załóżmy, że mam bardzo prosty obwód:

9V Battery -> Resistor -> LED -> 9V Battery

Zakłada się również, że dioda LED ma maksymalne napięcie 3 V i 20 mA. Więc muszę obliczyć żądany rezystor:

9V - 3V = 6V

Potrzebuję więc rezystora, który pobiera 6 V, a ponieważ chcę 20 mA, a prąd jest taki sam w całym obwodzie, to zgodnie z prawem Ohma:

U = R * I
6V = R * 0,02A
R = 6V / 0,02A
R = 300 Ohm

Znowu, jak dotąd, tak dobrze.

Teraz, gdy rezystor pobiera 6 V, zapewnia to, że pozostanie tylko 3 V dla diody LED: Bateria zapewnia 9 V, rezystor wykorzystuje 6 V, dioda LED otrzymuje pozostałe 3 V. Wszystko w porządku.

Nie rozumiem, dlaczego działa tak samo, jeśli mam rezystor za diodą LED. Czy nie oznacza to, że mamy akumulator zapewniający 9 V, dioda LED pobiera wszystkie 9 V, używając 3 V, a następnie 6 V na pozostały rezystor?

Dlaczego to działa? Czy 9V nie powinno być o wiele za dużo dla LED? Dlaczego nie ma znaczenia, czy rezystor jest ustawiony przed czy za diodą LED?

Należy pamiętać, że napięcie jest względne. Napięcie jest różnicą potencjałów i omawianie napięcia bez odniesienia „zero” nie ma sensu.

W przypadku obwodu LED napięcie na akumulatorze, napięcie na diodzie LED i napięcie na rezystorze. Jeśli zsumujesz wszystkie napięcia podczas obchodzenia pętli, otrzymasz zero - wzrost 9 na akumulatorze, spadek 6 na rezystorze, spadek 3 na diodzie LED, suma wynosi zero i wrócisz do tego samego punktu w obwód. Dioda LED widzi różnicę napięcia między dwoma przewodami, podobnie jak rezystor. Ponieważ ważna jest tylko różnica, nie ma znaczenia, w jakiej kolejności są połączone części.

Jeśli chodzi o prąd, jest on taki sam wzdłuż ścieżki ciągłej. Elektrony nie są tworzone ani niszczone (to, co wchodzi, musi wyjść). Ponieważ istnieje tylko jedna możliwa ścieżka dla elektronów w twoim obwodzie, prąd będzie taki sam przez wszystkie elementy. W obwodzie równoległym widać odwrotnie: wszystkie elementy mają to samo napięcie, ale prądy będą różne.

Jeśli chcesz 3 V na diodzie LED, nie ma znaczenia, czy zastosujesz 13 V na anodzie i 10 V na katodzie. Na diodzie LED nadal występuje napięcie 3 V.