補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
. R( u) u9 g8 ]+ t' Y9 `　　「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：
: Q5 {3 P- a' Y' y+ a& f1 }4 {
材　質：
4 h. \3 X% c! b% {; p9 S; ~- T" k　　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！

3 i: G' u, S4 |: z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。
4 T3 q( \& i, a. J2 Y; S* \* l
0 i* I4 S' J1 h: N  Y8 ^/ p7 F截面積：
" C, B3 D  s$ a; A& ~8 E* d, e　　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。
) d2 r( V! @  ~$ a
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。

$ S2 {9 G# j6 b5 }. `二、歐姆定律
% g* d, c9 \  t8 C　　　　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
4 s3 K; _. f( k/ t4 m2 j　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
* [  S3 r; ?- v% J8 g9 Y* k# m' n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。

# \! {* ?1 ^+ K% o- I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。

* X1 a4 P4 k. M+ B( E+ G

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 t) ~  }& v1 d1 `9 F' {
; T' E1 c, o; V+ _9 R
* `; s# @9 n& q$ M! i! I( ^
" y- B( u9 W5 c4 V  S3 f9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
: d. @' Z" F2 y2 n2 [# `* r/ R

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

# k. N2 i* T# l7 G+ y! ~* q- T　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
% v; J/ a3 U3 j$ T$ D
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
. u. t5 B) s0 ]( p5 X
- s# w4 y$ P( F: z) u　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

) x' n, V  o( L0 B" H這有點難，要慢慢看喔！

. z2 Z$ a8 x% t8 o9 E

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?

: r& L% P, R4 Y9 X1 X! R& H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。
% [* U5 @4 }& U+ h8 D5 _' [
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?
- G/ ^( c% X% E- ?3 E
9 e: p( M2 }. x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，
- Z( ^+ L5 i$ d# A$ 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
  Q2 v3 T8 }5 C' ^& v* x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.
' z5 \, p* Z* N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。

1 B  @5 \7 O6 C) L) [3 [) P; l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！
4 J3 _" i# d1 X/ ]8 J7 q
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!
3 ~& q% j  D3 @2 D0 a. Y我終於懂了，謝謝老師的回答。
. Y) I) J5 V+ l" c
佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
( A% ]  s$ {& t, L6 d1 s如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
& i: f6 J9 {* O- M. R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?

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
0 g/ C$ n# L4 o- T1 s- y如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

3 X+ P$ b# T  D! \: d; E2 ?跟據歐姆定律：
; |  j5 h3 ^. h/ s2 g' N
) R! e. u  ?, v5 f' H　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　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。

' i. k3 s4 l0 q2 R0 @$ E, b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）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
0 d7 K# \% F3 |7 v: i& K4 h& r　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
3 _2 k9 W; @+ ~6 d; ]6 A
, W& Z1 m* l- R6 @  X. h但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
  O/ c* S1 Y" m% x5 @
) m7 s& C4 x$ I. g& K9 u　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

5 L( c. m' Y% b7 k; u- E6 j" q把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
+ N- {' m1 v# r. B3 ?% V9 T& e把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
! C3 k  |9 f: P' @- ^% P' J# L對嗎?

老師
! `% Y: x, v2 b8 w最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
! d( h/ z) u  `" V; K# j, @老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
+ M2 J- y* j+ u7 s  D% }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
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。
. r9 |* A& R5 M' j" }對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
# K7 }2 d* {* n! \) A: a並連是電阻的兩端接在一起,
- x3 N7 A# W! R# J, V. W0 }所以串聯就是電阻的一端接在一起。
2 h1 [2 g' S1 G0 r. Y對嗎?老師

3 M( x& |8 d+ ?
" p+ o9 B6 M6 j7 `$ n

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。

6 z+ \+ S# o* s" N+ [. e, ?  f8 S2 I回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。