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：
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材　質：
! o! t8 y, B2 j1 C% e; T　　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！

, h! B  U3 \* @  S長　度：
& |0 k/ r! R5 J9 f3 r, ^2 E　　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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1 j+ G% k' _# l- i) ]: E截面積：
　　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。
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) j# P% ?! M. y( f6 p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。
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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。
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2 V2 Q+ h8 S8 }% P1 |( @2 e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。
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6 B( p% g. u, V7 }6 L! }( [

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?
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9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
) |/ d0 S9 o2 z& P/ c; d( c

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
/ h* C0 d$ `. R- }. ]# o
　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
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7 @' ~8 v% m2 {+ ]' n　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

9 [7 |3 m, A3 l' \# v# Q8 }5 t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?
4 V' G' {5 X5 _  b1 k, [材質影響電阻的因素是什麼呢?
" `! L8 m! |* v# F: c* x1 B* C
5 Q# Z0 f" L& f7 I1 ]$ O) ^8 H- b佑平

這個問題問得很好：

6 u  v7 ~. \' M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）。
& S; Q' D. O# ?9 q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。

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！

/ A$ X6 y2 t5 c4 Z. X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，
* H2 M' |$ Z" N. j$ R+ a& r7 D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）。

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。

& x: l" q+ _# n* {% }. M8 t- W舉例來說：
１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！
3 q3 O9 L$ U2 H  ?3 z
' S: V: }4 k( a( j8 _0 J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!
2 V$ h: j# \- @. D* ]我終於懂了，謝謝老師的回答。
( Q4 H$ H0 \7 ?& p
佑平

老師~~~
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
, U5 _& S$ F6 v7 U6 K0 A$ B" i. N還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
$ v8 d% c/ L1 @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?

/ v) ^7 `2 w& H2 H! S5 W* @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。

% o3 D+ z3 o' \! }1 T跟據歐姆定律：
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4 e  k1 l. `0 @. l. k( V% D  K! [4 y　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
! N2 f2 z# B" f( Q: M　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
4 k  b7 S; P; N6 Y　　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）
. L  K1 c+ t/ ]" ?
　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
& {6 ^0 j6 _3 S9 W) x2 ]7 _　　＝＞　　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）

* Y9 L$ C" s! R$ K! J; f　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
0 F) W0 V+ Z; U1 ?接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
' r! m+ y& N; Q9 ]! b/ y
; Z' f- ^1 }+ X4 u  K+ Y4 F: |5 U4 J把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
7 c  ]+ F  u0 B8 m9 \8 a把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
6 [; K" O* M1 R$ m9 N& m* J3 H5 Q# _對嗎?

老師
. j# M- C$ {2 j1 ]. M最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
. s6 O5 X" l& }- e- P  K$ ?/ @" Q老師~~~
  M2 B1 ~: t* }
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.
: B6 Y0 c" i, U6 l1 f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,
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
; {4 ^! `6 Q0 {" @) G, D7 m1 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。
對嗎?老師

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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。
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( o; T1 t: M# a回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。