補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
) a, X  T+ _% e! l: K0 ^9 Z( Z　　「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：

( Z, o  ?# A7 Z# X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！
* }8 s1 A& N4 [
+ C$ G3 V2 m0 c" J6 k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。

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。

溫　度：
% r; F( K( ?" U" B　　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。

0 k' @5 Y! B% s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
$ ~8 Y6 f' i: D2 T　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
8 g9 n8 j0 l( Q, k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。
% P+ T; o2 y' w
; E: ?# \; Q& f/ ^6 d三、電阻的單位
3 T* ^5 v& Q& _- z+ H% c　　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。
- M2 N4 q1 z& r' d

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?
8 m- ]& p3 J/ I! x# w
3 b! Z( q: \8 W$ O, q$ P  A7 U" ~
  z* y+ H8 e) p+ s
7 U: Y7 h2 j1 J% T% D: @9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
. w  R% v; ~# w: o3 Y$ z

觀念很好！
6 t0 c6 D, l+ O; ?$ W
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
6 i  A7 S4 @; Y* r. {  r# Y* k
+ f( j+ M# {7 c; O　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

1 Y4 `5 [+ @8 {/ b9 n' d- p6 P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
; N; |& [/ e$ P8 e1 k5 b  m
' J- E* f  w$ _9 y, i0 R# {9 H( E" w2 o　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

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?

3 P( F* V) I  w4 A) J- u) X% `, K佑平

這個問題問得很好：

) z" {$ S- ]" }; D  i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。

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。

2 I& W9 C$ X; x. @( F) n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?
& _0 x) f6 H  k- E7 b, `
. ~2 F- q& i/ K佑平

哈．．．，問得好！
/ C2 A3 T4 u& t& Y. _
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，
$ \. g; ?* O7 R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）。
: l" t! f# {: ~: A5 I4 j$ x  ]
7 [1 Y. K# l9 b' d( }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.
* [9 a$ x9 V" N9 C1 r" _: J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。

# j& N# [( j! R  g1 b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！

- F. u4 V' }! J" w  O& {; v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!
6 G* o  C  \& W; n: R# G: `我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
- X" q* ]; a2 F: H! w8 \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
8 o0 o+ a# r4 w) s% h+ t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
# Y# d8 r8 O7 v. k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
9 i: a1 @" F8 ~0 _* Q2 a如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

: T. {4 ?% f4 F跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
' h4 g( K; |" H8 G# U% w* L0 }　　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。
& Q; u" b; I+ g9 ?0 ~; {% o6 ^* C
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）
! }# Q. _7 L% x1 u4 {  j8 Y
+ X$ o* d. H0 x' z7 o( F　　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

但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

. C$ d( O! H) i7 B, g& G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.
4 m% L1 D7 i" E: k5 M對嗎?

老師
; o) v* @# N. Y4 y8 ]+ |$ ^最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
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 u2 P3 v( \& p+ t對嗎?

1 u1 x" Z! G. s) U9 r5 W可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
0 j/ |6 ]% N" |LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
7 o' X$ P/ f/ Y. N. r! V! M5 q1 g' V$ R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
2 z1 c; F6 Z' v並連是電阻的兩端接在一起,
4 \( S* v" R6 L0 y4 Z6 M6 w: X所以串聯就是電阻的一端接在一起。
8 x  q/ y9 m' p; K' n  R# F對嗎?老師

/ P; C' F% f3 n. R8 H: m

+ U- }) t. ^4 P& u5 p8 ^
3 q7 p& ~/ e* r! N& U: R, 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。
7 K4 V# l2 W- i, m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。
3 J% l" _4 W4 q% c
* k! ]8 z6 }' S8 T回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。