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：
　　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！
- q7 z+ _3 @1 g9 D
* z! T2 ^6 K$ A! x長　度：
' Y( F# a/ N# N8 u　　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 L7 h- [. \( @9 U
2 L4 {* u! \+ j0 s截面積：
/ ?! L% ]1 ^4 K" |+ ?　　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。
3 O9 h- W5 h* x  s8 z/ X
! }1 B2 `" B* I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
7 J2 }7 V( b  h! I, P　　　　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
2 b  B/ c2 k- T/ M' T. Q4 P; q　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
3 z# l" ~) P9 X9 {% ]( a' T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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三、電阻的單位
% h  Z1 d/ d- m/ w, E: P4 R　　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。
) N% t- `, G0 F( N2 b
4 f6 t) O- d0 a0 ]" 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?
" K% ^" ]5 h# C! u/ P" k# q


9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
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觀念很好！
9 b5 y: Y, e1 g1 W6 g
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
" Q  o3 u* {4 X
　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
, n5 W4 l7 \1 M
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
. ?' S1 G' J/ n! |9 d5 |8 ~- Y
3 V2 q! J  t+ F* t% d* J5 D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?
2 N: w$ N! {* D8 w
佑平

這個問題問得很好：

/ P1 u9 g, y: s. _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。
2 H! m# P7 w! G: n; Y0 n0 r
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。
8 E0 k. c0 q) d: M% ?4 P
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。
0 A1 |  K. @' T4 g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?
& [8 @# a5 N0 B$ K. j
& b# ]6 _, o6 w- q9 H/ V佑平

哈．．．，問得好！
- Z2 j% `5 s% {) Z
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）。

3 S" U, Y7 f6 ^% P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.
# ?# `" n, v9 o7 N3 n; g2 _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：
+ i4 o$ E  P/ G3 e１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!
. ~" A  X3 R1 G: F8 @$ T我終於懂了，謝謝老師的回答。
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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
2 N/ q' S0 ~: s, U1 R: F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?

  J- V4 _) c7 U4 f) [1 G7 O" {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。

. N' ?6 g# a, J跟據歐姆定律：
' `0 Q3 d/ \' B+ Z
/ r( U& P: q0 T( X) {　　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。
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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）
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　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
8 ^& F/ Y9 k# m1 \  ?. E　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
8 m5 ?. N6 n8 M1 R* D+ ^" S7 G6 Z2 h
* c" D, w8 S* N* s0 z0 G但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
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5 a5 \  L$ R0 v' |5 `　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
4 ?& r! d/ [" M6 S6 ], |接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

: }9 D# M4 L5 ^* n  P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.
" A& u9 P: b  N# Z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~~~

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.
2 `+ C  s2 X7 H# G4 q) }對嗎?

* }+ P+ D7 O$ m2 ~" Q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,
3 Z$ j5 ]( M1 z: o9 x  H. O: J所以串聯就是電阻的一端接在一起。
$ m% b9 n1 N1 Y* r對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
! O( x9 n, ]- R" e4 k, B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。
6 y3 W! ?5 h# q+ b% H- s. b對嗎?老師

( B) \: G% I5 V0 F* W/ T. @% b  N2 j$ \
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。
8 B& f7 ?7 ?0 Z( ?5 E# v9 i' h3 _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。
8 ^! m# [* z& T/ n
4 k( z; C. e& Y% L/ {回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。