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：

& N3 ^+ U" ~8 K* s% K( v& P' Y材　質：
# j3 S. S% \+ @- G. p1 [% l; [- c8 q　　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！
. R+ v3 e6 z7 \+ U
長　度：
6 w' d# c" u; p  U6 R- j　　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。
# H* t1 g! Q4 [7 h$ O
截面積：
( H2 h/ p( \( A+ U　　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。

; P/ A! D+ ?. |' s# i/ I- y6 i$ i溫　度：
3 e8 b; ]1 N8 M) H2 P0 }3 X　　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。

* w5 q6 @# f1 R, o& V9 T2 H, v二、歐姆定律
: k6 `9 A& z3 e+ V! k4 ]　　　　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
+ u5 N  W2 P* i% x$ B! s/ o　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
, U$ S2 _6 |5 I; F7 I* Y$ L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。
/ g2 E  j% ?* i& D% X
& J  [- I3 \/ a  y" x三、電阻的單位
- q0 d4 _( t- j( @0 \/ U　　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。
- ^, [$ r7 ?; G+ i0 r" a' r% `6 A
" J! }9 T* s* @8 \; g' k; ~

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?



1 |3 m, k3 ], x0 z) A  x- m# K: X9 y9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
2 ]4 d1 c3 L+ a& N& Y; p  ~
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
3 ?5 z* K5 a. C, Y% r2 ]% 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
% A; K" m, p* X/ z/ M0 ?4 Y: O. g3 h0 x
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
* V+ g; r5 i, F% u* z' 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?
1 K- u! j% R0 C8 |5 r1 T7 N* d. P材質影響電阻的因素是什麼呢?

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。

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。
. a9 M' Q9 N. E+ k9 x* ]
$ |2 U& ~# D  F' M$ H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。
3 j6 [  S2 e" q+ O4 u9 L) 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?
- J6 F6 _3 z  Q! p+ l/ R
佑平

哈．．．，問得好！
* j  @* W+ ]! ^. b' i
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，
" S3 c' N' |! X5 c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
0 x, s, `5 H3 N4 F& R+ E* R1 i壓的差距）。
3 u( W# a& Z1 S% n, t* g
$ @5 @) V1 x0 h$ I: F: E$ \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。
/ X4 \* p+ `$ a7 \  ~: m
8 n) C& q" ]7 }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！
7 l3 O/ ?  S5 N2 V: r0 Q
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!
. q( X. ?2 J6 {我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
/ [) m" Y! x  d( k+ ~7 l9 S發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
3 s9 M3 Y7 k6 R4 p& M8 W5 U如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
2 H: b  ^6 s1 S; T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 Z; J( q. i# X. ?  l$ Y如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
) N! z6 b+ u0 Q1 }2 [/ n0 ^" w- M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
, S. g1 h; h$ i9 h  Y( l如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

: ~5 W1 t9 X  q' M" R# W跟據歐姆定律：
1 ]) M& Q& E4 G. s% ^$ O
; k( j+ d9 f) h8 T& y6 U　　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。

' p% o, r, r+ n( ~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）

　　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
6 ?" T7 T& \* Z  J4 I& q4 h- \
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

8 Y/ f5 e/ X2 i! _1 @4 i　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
% G/ S" I- W, D9 C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;
: v" A! m4 g* w  y8 ]/ L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
0 j% q! ~4 |5 L1 J: G3 C老師~~~
0 _: p4 D: i" }# z
' g3 \8 F& v) H$ {" _& j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?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
3 P4 y! b) c+ V* N. v# DLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
& W% j$ {. t3 E7 ?# G+ j! Z" _1 ?  m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
% |* j8 m' i/ e並連是電阻的兩端接在一起,
: X/ g7 q: s5 d' h所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

. n2 v( _* R2 n# K( C# x3 p# r4 b: p& s
1 _. t$ m5 Z% z  E& B* z: [
: ^5 J& }# @/ F& \: }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。

9 E8 Z* j/ d5 _& }5 I  ?9 l0 B+ b回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。