補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
; q0 v% D: s4 q# V& X& j) y9 C　　「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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: C6 M) k2 P; C6 @材　質：
$ i0 b4 H' P7 Y( L) `3 {! N　　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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長　度：
; b- s/ u8 g5 B: r6 r　　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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' g: [6 U* t$ B5 V截面積：
& P4 ?5 P2 b$ ^3 m( G　　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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( a/ b3 A  l; N7 v4 U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。
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9 }% l) w* G7 U$ o& J  }  o二、歐姆定律
6 }: }8 w& T: p; F0 M1 S　　　　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
! ~& V1 l( V/ m2 x　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
1 ?$ ]" R; {1 s. w  ~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。
% U7 Y9 M9 O# @* m! Y2 R+ H
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。
! T- W( K; j/ N# T
' V! M7 U1 N# r# N
& d5 h0 c5 M1 s; 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?

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9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
! x# s9 n2 d5 Y

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
3 `6 {/ R/ Y" A' z
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
8 M, X2 s) C. L$ k4 [8 ^6 t7 D# j
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
0 ]! I# G9 E; Q/ t3 Q. T* N
2 {. @* m: s5 P" [. a7 k5 G! q　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
9 u" G0 w4 b! [2 |/ v
! q" l' t: m8 j- g! L這有點難，要慢慢看喔！

* q8 j! _) s5 Q2 \

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?
) c' x9 [: x' c- y" Q2 H. T% v; n( T
佑平

這個問題問得很好：
) U+ ^6 R" D5 c/ T6 E( j0 [
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。
# s. _) k' q4 `: D  e) n8 p
3 k& `, p1 {- A" r' m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。
1 y8 q" D2 d0 g6 r1 [2 ?
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?

佑平

哈．．．，問得好！
  ~- c( l* E7 W7 o5 E. d7 v/ O
! f. P  q, |6 y) x- E2 y+ f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）。
  P6 P$ D1 G  E. @% g  G
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。

舉例來說：
/ a7 ?# v$ M. e/ 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！
6 E( e3 @, d5 L: n7 f* V6 e/ k+ n
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。

佑平

老師~~~
- a6 Z% a0 T( d7 _發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
& Q4 v, C$ L$ c! y# `) E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?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
5 W1 H. A4 f6 O5 t* K! @還能走嗎?

; G# K& R! ?/ B  W) {. a% J' D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。

7 j; b) o2 R3 f
% |) L7 J" A2 G0 g跟據歐姆定律：
# j1 w0 Y5 s0 i6 h: W4 d
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
5 y! _, }1 D( E7 q" g% L　　＝＞　　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。

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）

1 R' J9 A; n) f/ ^" p3 p' |　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　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）
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4 A: Y% D7 e/ V3 h& J　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
3 l5 \( y! `( q$ h. j( G接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

1 _0 M$ r( \7 U3 f- l4 a# O& U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?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
" r, W* I3 M0 c; J6 b# A0 Q老師~~~
4 f  {, G/ u8 D, C- q5 b+ @( d2 T8 `
# _8 Z, i" u! i' n' f* e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.
5 }) m5 [. F& N' t* g% Y" X5 O對嗎?

8 N" J" p* `5 U. s4 F可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
- r8 x+ f& G' r2 m: oLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
0 d+ ]- q( f8 b8 g8 a6 _  V所以串聯就是電阻的一端接在一起。
/ e! {$ w7 L( d. }對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
9 E3 E- T" @) J0 t3 H7 L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

' R' z/ ?4 I& K/ l

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。
- S* o; h3 y' L. n6 p  n7 k  G0 d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。

5 e1 e. J& Y# Y+ p+ f回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。