在这种情况下，您的问题不在于您的分析能力或您可能拥有哪些基础知识，而只是您不知道自己不知道什么。这总是使进入电子领域的第一步非常高。

在您的示例中，您对电池不了解什么？

1. 理想电池的端电压永远不会改变（至少在所有能量存储容量用完之前）。所以必然存在影响端电压及其有用能量容量的因素。快速列表是化学、材料体积、温度和阳极/阴极设计。
2. 实用的电池容量有限，影响端电压和潜在电流能力的许多其他因素可以归入称为“内阻”的模型元素。在大多数大型电池的模型中，这将是几分之一欧姆。然而，电池还具有其他元素，例如电容和电感，使情况更加复杂。您可以先阅读带有此类文本的电池型号。

内阻非常小的大型电池的一个很好的例子是 12 V 汽车电池。在这里，当您启动汽车时，需要数百安培（kW 功率和 600 A 范围内的电流）来转动电机，并且端子电压可能会从 13.8 V（完全充电的铅酸汽车电池）降至仅启动时为 10 V。所以内部电阻可能（使用欧姆定律）只有 6 毫欧左右。
您可以将此示例的思维扩展到较小的电池，例如 AA、AAA 和 C 电池，并且至少开始了解电池的复杂性。

现在你对 LED 有什么不知道的？

1. 二极管（无论是整流器还是 LED）的电气模型非常复杂。但是我们可以在这里对其进行简化，并说最简单的方法是，您可以通过串联电阻的带隙电压来表示二极管。你可以从这里开始学习许多 SPICE 包，而关于 StackExchange 的讨论可能是一个很好的起点。
2. 所有半导体器件在其可耗散的功率量上都有实际限制。这主要与设备的物理尺寸有关。设备越大，它通常可以消耗的功率就越多。

现在您可以考虑您的 LED。您应该首先尝试了解设备的数据表。虽然您不了解的许多特性您已经知道一个（根据您的问题），正向电压 (Vf)，您可能会在数据表中找到电流限制和最大功耗。
有了这些，您就可以计算出限制电流所需的串联电阻，这样您就不会超过 LED 的功耗限制。

基尔霍夫电压定律给你一个很大的提示，因为 LED 两端的电压约为 3.1 V（数据表电流曲线告诉你永远不能施加 9 V），你必须在电路中需要另一个集总模型组件。

^{模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图}

注意：上面显示的电池内部阻抗是为了方便计算而简单指定的。根据电池类型（原电池或可充电电池），内阻可能会有所不同。检查您的电池数据表。

上面的未知元素是否只是一根电线（无元素）？
它可以....但是我们可以很容易地计算出结果。
对于两个理想电压元件（9 V 和 3.1 V），电阻器两端的电压必须为 5.9 V（基尔霍夫电压环路）。因此，电流必须为 5.9/10.1 = 584 mA。
LED 中消耗的功率为 (3.1 * 0.584) + (0.584^2 * 10) = 5.2 瓦。由于您的 LED 的额定功率可能仅为 300 mW 左右，您可以看到它会急剧升温，并且很可能会在几秒钟内失效。

现在，如果未知元素是一个简单的电阻器，并且我们希望通过 LED 的电流为 20 mA，我们就有足够的时间来计算该值。

电池的端电压为 (9 - (0.02 * 0.1)) = 8.998 V LED 的端电压为 (3.1 + (0.02 * 10)) = 3.3 V

因此，未知电阻两端的电压为 5.698，通过它的电流为 20 mA。所以电阻是 5.698/0.02 = 284.9 欧姆。

在这些条件下，环路电压达到平衡，并且 LED 超过了 20 mA 的设计值。因此，它的功耗为 ( (3.3 * 0.02) + (0.02^2 * 10)) = 70 mW ....希望在小型 LED 的能力范围内。

希望这可以帮助。

是的，LED 可能会损坏。这就是短篇小说。

实际上，电池电压会下降一点，因为它会产生大量电流（电池的内阻会随着充电状态、放电历史、温度和其他因素而变化——对于新的 9V 电池来说可能只有几欧姆），并且LED电压将增加（LED以非线性方式随电流增加电压），直到两者完全相遇（如果您忽略电线中的一点下降）。

因此，假设电池电压降至 5V，电池提供 1.5A 电流。这意味着 LED 正向电压为 5V，它正在消耗 5V * 1.5A = 7.5W，这意味着它会很快烧坏，假设它是一个小的 3mm 或 5mm 指示灯 LED。

另一方面，如果您的 3.1V LED 恰好是一堆并联的 LED 裸片并且能够安全处理（例如）2A，那么电池电压将降至 3.1V 左右（由于电池的内阻，同上），LED 会以大约 6W 的输入功率点亮。当然，电池会很快耗尽（充其量-或者它会变得非常热，并可能剧烈爆炸。某些类型的电池，例如镍镉电池或某些未受保护的锂电池，可能比其他电池更危险。

以下是发生的情况：首先，我使用 1 kΩ 电阻器将绿色 LED 正确连接到 9 V 以捕获残余电压。

然后没有。

令人惊讶的是，之后，再次使用电阻，LED 仍然工作，但明显变暗。

不要在家里尝试这个孩子......除了，见鬼，为什么不......这是科学！

为什么它在“发光”之前短暂地亮起黄色/红色，我不知道。可能每种 LED 类型的结果都不同。

实际上，在您的假设示例中存在一些您不知道的“隐藏”或寄生电阻。首先，电池有一个内部串联电阻。LED 也有电阻，电路中的所有接线也有电阻。所有这些电阻器上的电压降加上 LED 的固有电压降将加起来为电池电压。

唯一的问题是：这是在什么电流下发生的？如果它足够高，您的 LED 会煮熟并烧毁。与 LED 串联的实际电阻器形式的附加电阻将防止此问题。确定该电阻器的值是应用欧姆定律的机会。