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：

8 Z; j/ R2 K! ]3 w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！

! U$ {0 D2 ?5 Z1 V, {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。
; o6 Z. k* d' X# q, X9 h) r3 }( E
溫　度：
+ H, c6 y8 W: n& E　　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。
* J4 R2 z6 d0 L4 x' M# W; J
二、歐姆定律
5 w. x0 y0 @; \1 B! e: _　　　　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。

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 }# Z$ `  [) V- B" {3 {5 y

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?
# U2 x& Q5 g' n/ S( x7 _
& \$ ?, K) F3 p

( ]/ L6 j, H) u. l6 T& [7 e1 d, d9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
% x8 d& p9 ?" P% Q# g

觀念很好！

6 G- h, G: [& [. C給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
' E% o1 \; Y6 `1 m. @; I
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
% c6 n2 O% S* U, A3 W4 f
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

! v' K( A& D4 ?5 t, G/ ?- Z1 f　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
* Q& b4 C. w+ F9 j" Q
9 [; }3 A0 I- @* G+ E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?
# }' c5 c1 c. ^7 R- G8 k1 u
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）。
! n7 C/ `; M0 P& r% V: L( B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。

5 l1 j' {$ H- y  N9 W$ J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。
( L2 B# {, G5 b3 o- I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?

" e  \2 u6 V: h5 b8 j# l7 \佑平

哈．．．，問得好！
' _7 r8 |% t* s, q, |* p
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，
- P- m. Q' |2 z/ Y  A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
5 H- V! D" A5 y) J# E% j% D8 d壓的差距）。

' P) F& I* e5 m% v) b. A, U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。

8 d- G- F6 j' [8 P* M3 f  g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！
! n( r7 d. V* ^" E) I: P  }  b
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!
/ Y$ y& z& t; [+ u0 w4 u我終於懂了，謝謝老師的回答。
8 k9 o0 Y) x5 F
佑平

老師~~~
8 v& b5 M, L; v6 d  V/ b8 `& U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
) o, u5 I! G% N9 |$ H( j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?

4 U% M* I  T4 Q4 j5 L. m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
  g! ]1 d6 V; a' w+ [- w" o如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

3 g$ l) K7 M" I  x跟據歐姆定律：
' ~7 x9 ~7 r  B: q+ Y
' l1 V8 ]0 t2 v  ^1 s　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
" N$ X$ n' B! b, g4 {% K　　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。
- a7 S. m2 {$ |
) D7 e2 S! N. a" }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）
: p! ?! j, P$ D1 f$ T) G
( w" \! Y+ a' o6 X' `- @　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
+ x) k5 c8 ~& F( _, n- E　　＝＞　　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
# U5 e. B% |2 e1 ^& U* F接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
7 `' ~& b2 N& b7 N
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.
6 L: N) _! w3 k+ s" ^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.
對嗎?

7 T2 n1 j0 ]5 G可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
8 x$ f( j: t4 b/ g0 O7 vLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
" K# T3 P6 Y5 x  w" K; W4 S7 }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
: P. ?. s9 D0 P1 z2 F並連是電阻的兩端接在一起,
; y3 x1 |% y' p7 j9 _1 S+ h5 w所以串聯就是電阻的一端接在一起。
3 V7 O/ j6 Q* F. R, V. b: M, {對嗎?老師

" B1 T% F' ~( G  Q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。
0 S$ U- W% p" X# q2 [. |  u0 z: f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。
  {0 Y! C: l5 M, J# [, _0 t7 Q
& j. ~, [0 ?  c% k' U% O回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。