補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「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：

& A. Y! V0 P, [, J% W材　質：
5 j( ?7 e# }9 U( H. v; N7 p　　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！

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。

( v, ^8 m0 s: }" L+ D截面積：
7 F7 Y& t$ U3 D2 J　　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。

. L  M3 s* }# ~  M0 J9 V溫　度：
　　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。

7 [. z1 ]. Z( \$ l3 I; G. }三、電阻的單位
　　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。


) T8 z, |1 w/ _4 o* `1 L8 a' a: m% p

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?

" Y) o$ u% q5 h/ D- C, m: w
, D! J4 J8 K. n) x5 C. {0 p
3 ~0 t( H( J0 E& R* f3 ]: ~6 P+ ?9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
0 J( d/ q4 k; J  w5 I! |
! H; @. r' B3 \; O+ F7 B: v/ H給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
: p% [& V! j% J. Y
& t. r. X. ]! f/ F! g　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

7 ]' h5 K1 s0 J　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

  t. N, u6 K0 [- E這有點難，要慢慢看喔！

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?

# s' q& D0 j+ x% i3 Z' q$ @% c( ?佑平

這個問題問得很好：

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）。
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。
  @1 n$ J3 j$ d* G" u/ m% H
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。
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?

佑平

哈．．．，問得好！

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，
4 u. u1 O. E5 O0 S+ e2 g' L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）。

9 P. z9 |4 ^& |& H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.
* i) y) J# W7 p% X( L6 L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。

舉例來說：
5 m6 a! ?$ u" r* A$ e! z/ t, Z１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!
) ~( g# z" M) D/ j4 q我終於懂了，謝謝老師的回答。

2 f/ s# k* B- x( g佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
: |- n* z6 A7 v如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
- ]9 E* Q5 e! o% k; Q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
7 w# g. P' f( e& v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
$ O5 c  g9 A  r3 q3 E0 Z) U4 K如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

  v- q3 r3 P' A/ k% B
- N! s% B- U/ g跟據歐姆定律：
: i, F# W+ m" p* ^. a, R
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
9 [4 U: h; Q: _* _5 l! q' r/ l　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
& R0 R+ u4 I1 \& N　　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。
, P3 D3 o7 D& Y) Z
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）
2 |0 |' Q6 x6 z! d5 ?' d8 h/ K
　　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
/ M1 {8 Q8 O$ K: h  u
6 V% ^3 f8 j4 f, C) C% h4 Q+ E但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
% T) u  {& Y' n- E) K: F
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

& [, P* [/ x# U$ H8 C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?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
! V. H* _% f! }3 `; a8 T
- e1 ~- ^: M1 z- x+ p) b2 Q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.
7 `) N, o3 v$ ^0 S$ |對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
6 P' O, A" U3 m' Q! m所以串聯就是電阻的一端接在一起。
" c* S- J9 X2 h3 c4 M0 W; x5 p, F對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
; ]' x7 }$ K+ I0 H5 P7 x8 L5 m! W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。
! I6 |  F* q, E對嗎?老師

; ~4 [2 q% \2 p! M' d! j

% [! `+ O* |) W/ y, s2 l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。
; f. q6 B) a$ 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。
  x' y+ {* j' w7 u4 U
( \7 |  U7 @# A6 s# H+ v2 z回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。