補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
$ q3 K( A0 z1 r6 G: A$ Z3 z! o5 |　　「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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" h) N# T0 A- R0 t& c0 ~材　質：
; H) E5 c' N  N2 W! {　　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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! i+ l5 g! x* V* t: d3 ?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。
! N  S" L9 y! {! T5 \6 x) ]
& D9 l( y5 U7 \! E( `3 ^/ t截面積：
6 b7 T6 ^6 d+ R" O- P. f　　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。

, s& }# T$ x! I0 u2 X: L. W溫　度：
. a* r( N1 n5 A  W: h) |; B/ Y　　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。

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
　　　　　　　（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。

0 f4 S+ i9 E9 \9 p+ s& a/ _- D7 C三、電阻的單位
% X, V- Y' k6 e* X" w　　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。

8 t* ~, k; Y) H7 e0 N' Q& t. C' J3 U
' V% h; w' J- e1 `

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?


2 n' }. w7 P& x$ \( [  S+ c( C
  \& C. O: @$ R+ F$ P" V9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
* A2 w8 U' s0 X2 T5 d& h: Q+ v
) \5 M8 x9 t9 l, Y; c/ X" r給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
1 t+ F. `5 _! T- w7 z
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

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

$ r( g+ W- t# x4 X+ N6 Y5 b4 N8 O　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
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. X: D2 H7 ^% Q$ E8 m/ Q這有點難，要慢慢看喔！
/ d% e  |+ G+ O/ r: R

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
& n6 e0 V# |+ \' ]材質影響電阻的因素是什麼呢?

佑平

這個問題問得很好：
( H6 V& m' }8 O. B# _
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）。
: b# V( o. L6 I# ]4 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。
! G6 D2 r0 v# q+ F
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。

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。
# [1 g" @* I3 G6 [9 y* }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?

; j2 Y* L! `7 d佑平

哈．．．，問得好！

) q% T4 B3 m1 N/ [% O& k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
% X2 P+ h' z+ c7 n* v壓的差距）。

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.
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
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。
+ H, W4 i5 f  Y" X) G4 O
舉例來說：
2 W8 k2 P3 q6 E# N１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！

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。

佑平

老師~~~
7 L$ U! p2 P( r: a: |! N! R發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
/ p  o- l0 w! ~7 w* U( X% {  r0 x如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
* q) D6 F3 m, s; p! F2 d* X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?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

5 P+ W* s+ ]* X* @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
( W: D4 l& t* y5 x如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：

; v7 U- V/ b9 J. y　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
3 e' \4 M3 _/ K- n* `2 a6 }　　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）

1 X4 s, t2 q. S' D9 i　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
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但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
" N1 s  x$ U% U
" |0 V# b$ r: L( p+ i+ G　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

+ i" R  ~& k* V把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
5 U3 O! B- p) t4 \! y4 G6 b( e把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
1 {" d& N$ ^: B最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

: m9 I3 C. q. O8 l* q7 `  h把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
: p5 I' x' q3 d/ @, r8 N4 t* {把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
5 Y( g3 T- ^" @$ |1 LLED是半導體嗎?

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

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
5 o9 k  Q* A$ b3 N" \4 _2 D所以串聯就是電阻的一端接在一起。
8 L& ~9 b- r- i0 u3 `對嗎?老師

' i3 G! N% E2 q2 L2 D  y
/ B/ I$ L5 ~8 K0 m2 T

2 D7 k8 K1 h2 b, b! Z3 s" Y9 z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。
) B3 G7 b+ f' F! W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。
5 I/ h% N: N! w7 Z
, a0 s3 Q. N4 A5 q' e回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。