補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
! s: g& v1 ~+ D4 i. k: o　　「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：

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！

# n$ b: Q- t7 }4 Q" T+ I: {4 \長　度：
* F0 x% E9 c+ _6 R. Z　　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。
) S9 t$ `; w( v. o. S4 M% R- z0 H
. y+ H1 W7 n2 i3 e. ^截面積：
( M# D( x) m8 U. u2 A/ x8 W　　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。
' o- d! z6 T# q3 F  V( W+ }
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。
, w9 b3 s) e$ P
二、歐姆定律
8 Y/ C5 @  c/ `: I3 Y' h　　　　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）
% V: O; I& k" G3 q1 i, J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。

: Q) H3 ?* @0 }1 i$ a7 S三、電阻的單位
8 m) [7 n% z: L2 C$ F  F　　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。
) C! o4 C: [$ I+ y/ F
1 {6 D0 c, Q4 b8 x5 R0 n" d
" @2 n5 [4 H& m' x2 A" j  {+ B

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?


% }( e6 ^" G! Z! m5 p. ]- K$ o
8 N( [% J% U) T( p! \& G4 p# B9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
. M- ^, k) f; \: }6 ?  [# o
$ F4 r* I4 p% @# M. k; 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

! K8 U" m. p" R6 t9 v0 Y7 n　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
# N& q  }1 s: f# V7 W8 ^/ I
& L' h- ~- Q4 H2 R4 i& `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
6 R# i1 T( t# Y9 ?( r
# ?2 j7 \! }% V2 ^) Q6 b　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

0 }7 M5 o3 ~3 s4 Q7 H# Z這有點難，要慢慢看喔！
+ H: B) s+ w, g+ {; |4 j

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?
; L1 p& K) r- i5 G6 V8 [( a' _
佑平

這個問題問得很好：

# M3 ]$ T% n3 u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）。
# ]" J$ M2 y9 ^7 `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。
: S  J* N- |* L' T
& W6 J0 Q7 }' X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。
8 A  G! [& {( z# x4 r) R/ s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?
6 F% ^# [& T+ @, ?+ L- _
佑平

哈．．．，問得好！
/ y% D. |& W, X; B( 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，
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
9 |) r' Q2 L+ v, r) P- `  s' ~/ ?% ?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：
  y+ l0 A! J! G# R! A% b5 M2 \" C& a１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 I5 e1 @: J0 E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。
1 u; Q3 k! e( H! o0 q3 X
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
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?
0 K& r0 W6 |0 ^8 u3 y/ J如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
9 t' K( w# H$ G  i- J4 [4 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
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

, ?$ H5 A  h9 v$ a8 B6 T* m; F7 F
跟據歐姆定律：

; Y  D: {% x4 g. {, F$ c: b1 l5 K　　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。

1 o  w2 w7 ?, E) n/ F! R9 \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）
4 M' F0 @, I$ b' A; S5 Q% p
　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
2 l# N+ L/ l( P" [" c* e　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

. L8 A* W* Z8 K, Y8 I( ^% R但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

; i7 H' a/ g4 G" z& t" q# `3 A　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
5 ~1 X# g( o) C1 L* g5 [接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
/ y3 }, w7 E' W) R1 R9 ?7 R把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
! O8 a* v( F+ e/ O6 U最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
1 U. y  L- D2 f& D9 W
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
  t9 L4 B3 T: b2 ?1 }* B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
6 m$ {2 ]4 ]5 E' R# f% BLED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,
0 V% b$ t) B1 u' ^$ f0 p* D5 V所以串聯就是電阻的一端接在一起。
2 i# [3 o. y8 u+ J) S7 A對嗎?老師

' F6 K: e4 [( 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 B: T; I3 `* A$ ^8 E0 a1 M) I  l回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。