補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
" R8 S! V) b0 ^+ z, _# A　　「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：
* I8 L" |; a7 A1 T　　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！
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" B4 u) S6 `: I$ Q7 ^' h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。
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+ ~. X/ l% f/ F9 n$ h1 u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。
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, y+ H9 V2 F# H" z  a溫　度：
0 S7 `3 _0 \/ n0 r' l! g" 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。
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3 V' R) d* _! t二、歐姆定律
- x  l/ e4 b, o) H$ D　　　　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
$ s5 o+ W8 m# K　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
) D. G$ J6 u( _& |7 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。

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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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?

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1 ]- Q. M* s' j" u- I" T9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
8 s- |$ J( o; p( `$ _8 B  C

觀念很好！
. B9 Q; l( `$ C( T) X; m
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
7 m& N. G0 g5 u
/ j/ x( a5 U, y$ R; }0 c( J% z　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

% `% R2 a* R% y( L4 L$ `6 O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＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
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這有點難，要慢慢看喔！

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為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
' m, c0 X5 `1 s# {材質影響電阻的因素是什麼呢?
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1 l% {, |8 }% F1 d2 m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。
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) g, |, s; ?3 j& p  b8 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。
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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?
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$ H1 U$ U9 J% l8 X8 L* e5 r佑平

哈．．．，問得好！
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& h- R) Q: F2 E% f; E: r% `' o+ A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）。
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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.
% ~  v  Y: u7 x4 V0 l: N! U/ D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
; n  H* S: O8 ?$ d* F) B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。

$ D2 I( V) @6 ^, ~/ g" x% c7 A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！
6 o8 S& P3 ~1 U. T' w0 U
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。
  e/ G( O( A3 _0 p/ o
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
( c! L( L5 k* q- g1 E% B8 C還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
; Y: m0 W0 `5 u1 E; G. H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
, z  y6 I- h' j1 |4 Y" S如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

0 U) \% X" V+ r8 t, H" X8 Y/ z' w. {
跟據歐姆定律：
$ R4 E6 ~* e2 J& {0 C% o
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
0 q3 }, @. |3 L8 }$ V8 K+ 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。

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）

" W! O3 w- g5 F　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
# X  @! D2 U- O) L; q　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
: u( S8 r- C# |" U# \　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
$ z! L; V( O( i" R3 H
6 O/ D- N* Y) z6 e7 |& K但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
% G7 z+ H! a& Z" W6 R% A/ V
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
& G6 Z6 r4 B1 H" N+ u- \接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
6 C2 s+ ]$ x  d4 l2 ~4 Z- O
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
' o9 a3 O- \+ W% J把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
9 H2 I! F4 a7 `! b. l( M最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
0 I% m# ^) {7 r6 H老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
& Q6 y7 _- W# r; K. t6 Y把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
& P1 Y  t# w7 Y, h; v0 P對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
1 ^2 w* ^9 R. i7 l" GLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
8 _! K4 r: y9 h, K所以串聯就是電阻的一端接在一起。
$ {" p8 V2 n, H; A% Q* h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,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

2 N1 m6 n1 L3 t9 W) `0 y* W
0 @3 R) Q, I4 y; s- g0 z) w  a/ I

& I8 F' f, d( ]; N' i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。

3 D( \% O4 T4 a' Y0 u回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。