補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
, y# P$ U7 b- F# o" ~1 h7 `　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：
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材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
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  x/ x/ S' G2 X- G% [長　度：
　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。
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2 [1 k$ C0 }! e. o1 r  z截面積：
, r' F- [% D4 n/ _. D, t2 ~, x　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

0 t& I! a- F, `: n溫　度：
6 r+ a5 U* u+ P# ]　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
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8 y! x! p$ o, ~* r; f3 Z二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
: J, K. ^) P# A$ f( A- S　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

9 m+ j4 b5 ?6 r: O# ~# }- n5 p& C) P三、電阻的單位
% S1 @# [6 ?; P( Y  K# f+ L) [6 _& G* q　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
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所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
1 Z8 K! N+ u& h: f6 X: X
& S. z+ O+ M8 o2 s5 w1 |+ G+ `
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9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
  {! M( w( E: w1 e- v( Y
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

0 F% r- K7 E8 x( C; a所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
  N1 T3 B- y% Z0 b* ~' z
" L' F: U( v' S　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

; s8 L; G  ]2 E. O# u3 k# j3 J這有點難，要慢慢看喔！

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為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

佑平

這個問題問得很好：
$ N, O( j5 C9 E, J: S% a
- g' K3 _+ w: U" z& H材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
- _  c7 U" H+ m我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。
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當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
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) V6 `+ ~# _+ k8 a. `9 }5 e如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
  p: {. t. Y' z4 C" a
佑平

哈．．．，問得好！

+ }; F* C6 r4 a$ l為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。
- S: I; r! y% ^; j# i( Q
) m4 S, a) S0 Q9 ?- P( G舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
. d0 {! C6 z, W老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
: I% U( S9 x7 ?( w6 I# ], g# @* i到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
9 U- q/ [2 _) Y
舉例來說：
9 h: `4 ]/ {' N2 y% U# E) G１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

) d6 P; d, S1 I' _這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
我終於懂了，謝謝老師的回答。
9 S3 l3 _1 \  r) b
& W  f- \7 t/ ]  b) l佑平

老師~~~
# c1 i1 m2 E/ k7 l6 F發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
6 T* c/ _; d: Z  \" e- A% I0 [$ Z  y7 M還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
% R8 R3 I& K0 A9 i如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
4 I& k% p8 W! ^+ }4 F7 K, ?" T還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

- {4 @4 T6 W- n
( z4 p2 ?: G, C( c$ [, J( B跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
- p$ T1 _+ f  p, \4 X+ [　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。

所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
  @3 @, L2 u! k
# v7 q8 ^! m5 x- w* n　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
* M; w4 |: \1 H& m. p　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
2 s% @  D9 d. @8 ]- Z* \% y　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

# I+ {% D* `$ W1 n但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
# o7 m! z% ^/ o6 D- f. l" s
4 u1 y* N% s# T3 w1 U+ M( Z; M3 }　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
0 \/ q; w0 s- W對嗎?

老師
2 H+ b9 g1 {0 |( Z4 x3 W最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
& v/ C+ f) A6 Z: o1 }5 D3 _老師~~~
8 R5 v" [, J" A; K! n, N
* `$ v1 O; `- X  F. c7 a把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

( G8 O+ ^8 m3 [( C8 I. C* B7 ~可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
! S. O% i% G( ]1 ~: v& }2 tLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
5 {1 N% i, x! i0 V$ g0 N+ h" \所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
; q, l! _+ O* v並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

" \* M7 f; L  c( }/ D4 K% l$ l5 i
+ u% e0 P/ }9 t& D/ S* E3 S
左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
; e* I) H9 Q4 R+ ?右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。
. ~, o" s6 W0 m8 d
2 Y) y' g) O* Y. {3 s, P) C5 L回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。