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：

材　質：
" Q, i- q; g5 S( l4 d　　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！
3 D: H# l- \" q( K
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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/ }3 ~5 Q6 E0 u  N) O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。

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。
4 h6 I2 K2 q- Q6 [4 }: l$ d6 M* R
二、歐姆定律
5 p# c8 c/ v; {5 e/ 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
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
4 f8 D" P6 ^, X/ X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。
1 n+ J4 u, g/ g6 q# B/ ]; g9 }3 [
三、電阻的單位
& E" k3 P7 q+ S5 Y+ Q5 T　　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。

* C9 h- Z5 F. V' b. U* L
$ j# {; g8 S. }9 z0 }

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?


2 P& d8 V' ]* p9 W4 z+ S
# g7 ]4 w; Z8 G$ Q& {+ N  J* `! {9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
1 E1 H9 y7 A0 A8 R9 m( h. s* h/ M

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
4 v$ ^& |! f+ U& ?5 Y
6 E5 s7 q3 \! c: Q0 D/ }　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
2 }1 Q: G' h' R4 _  c, _  e
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

這有點難，要慢慢看喔！
* k1 p( z% l  a7 I9 ?' U+ S

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?
( d* w0 u: R  ^  x
. E# k% Q5 t+ h, t7 `: k& L佑平

這個問題問得很好：
$ t4 r- k/ _7 |* X
& h. I1 c3 Z& S- J6 p# J8 Y$ r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）。
' q4 Y5 \- |+ V2 S1 r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。

1 ]% V8 _7 d) w2 i/ \9 Z, q3 z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。
" _- e; A# O( q8 @/ m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！
/ H* O/ M1 k" }" s
& q4 e4 ~3 L# }2 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，
( r7 r! d- x' z( y) F( ~) I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
8 W6 L+ X# G0 x1 I- }壓的差距）。

+ P3 K3 P  U. c4 o  |) J+ l- H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.
5 o$ z6 K6 b) c- s) o$ I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
( K8 T7 C# g4 C! k# @1 [- l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。
( `2 E2 T1 s' P/ O. F
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！

) |4 D! Q( W9 C2 M& I- r; ?" G! J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。
, \& H' {, b8 |- @# n3 F
; Q5 @' s6 c) K! M8 U佑平

老師~~~
; b+ a2 B7 c% D0 u( Z0 y發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
/ j( R9 R% t4 m' s如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
1 L) K. t2 B& d5 P2 `% Z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?
# n9 }/ n& N1 W% m6 T: n6 x2 m如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
' A" f) ]- f7 o. {7 R3 n! W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
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

' [$ r; l: n& M) }# X跟據歐姆定律：

9 X* m0 k( L6 o! d2 _3 C  A　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
8 _) F( S6 K- Q1 w　　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）

　　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
; Q! E9 s$ a2 j' q* S7 G
: L9 I" p6 q9 L! Z; @但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
3 f+ h% K) t; K4 v5 P5 V
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
: I) o) P1 j7 n% ~  a' S接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

" I# Z, v/ \0 u4 @2 \. Z把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
5 E9 l% |: p9 h/ u9 D( C把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
# N5 F4 U' i" `, b最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
, H/ w5 B- Y6 k$ F9 f/ n
# v5 T. L3 x& j. P把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
3 U( |9 ^" V& Q: i) n7 y把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
3 D! A" j1 y: @9 d. p" P7 q7 v對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
5 U+ T' Q# E' q, V4 b7 T4 v2 rLED是半導體嗎?

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

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

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。

# K0 r3 I7 W6 w! C: c回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。