補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
0 [% |, O0 I! p5 G　　「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：
( b1 l& j5 C9 o% n0 t0 E9 z　　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！

5 y; N  ]+ [$ U0 J: {- F; {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。
4 y, A% D' @4 t, G5 J$ E3 o/ g( s
* L: Z) [5 ?, p* g7 Q- }截面積：
& B' N& h2 h" x& H  {" E# g4 z% T, w　　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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. W& c+ J9 r, a& Y; n, h! r溫　度：
% W5 _0 e" ^1 u6 H" M% H　　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。

- C/ C; p$ ~* M" I- m二、歐姆定律
　　　　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。

7 s' U% x* Y' q) {三、電阻的單位
, F. u: T8 ?" y  C6 N: n& k　　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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6 a7 m1 [( I+ T9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
6 z  I* T0 F9 X

觀念很好！
) [/ }0 }! f, H0 T% y
8 j+ `& r2 d7 k+ |( f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）

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

6 v9 I  w9 c7 u% e/ R+ T8 u$ ?　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

1 _3 y) F3 }1 ~0 N0 K4 j這有點難，要慢慢看喔！
( F5 O; `* o2 p) \* |0 u
5 ^# ^! G% g6 l" n, g+ 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?
0 B% s# g- ^, I8 G! p
3 f: L$ F: Q0 _. o; Q9 D7 q佑平

這個問題問得很好：
8 P. a) i) J0 Z! Q) y
6 g& R0 t- N( l- \" Q/ S" b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）。
; S6 O: g4 K  |) a& _, @0 T+ B* D1 a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。

* C7 h5 ^. A( s: T/ o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。

; ~3 Z2 u0 }% c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。
; s4 t* B  v9 {5 a0 w6 G: B  V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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佑平

哈．．．，問得好！

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
3 s4 V1 n, v3 o壓的差距）。

. e0 m/ Q0 }7 k% R# ?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.
4 `2 r3 ~7 [1 ~$ 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
( M8 j, N2 f. x* J% J5 X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。
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舉例來說：
& Y, u" k: Y9 A& n5 U; ~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！

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~~~
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?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
2 \% c; n- \) G. P% c3 p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
$ H0 j6 k* T4 O/ C" ?9 [3 Y如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：

5 u, l5 q' j2 P. h' |/ H# f　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
+ J/ D& D* ]. ?/ A: R, f" \　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
, D& y# R: L0 _' K! ~, w; F3 s　　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。
8 C1 K& @5 ?2 S0 ]% u
8 `/ Z" h# y- ?) p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）
( d6 _; Y. m6 Y. J6 h
+ t; W! Y) x# [& ?) r9 }# s! _$ F　　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）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

% w" k( ?& {7 [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 n1 T7 c9 A/ i& W: H! p對嗎?

老師
  v9 E- i1 N5 ]1 a; `. M最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
% A$ f; p/ P9 y4 F3 Y老師~~~
/ d! t7 V8 U3 h! H9 B# u
( ]2 D8 ~" C5 {0 ^+ g) n6 P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?

* a% f4 N3 X" d6 N$ m可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
6 x% Q3 D1 Q+ {5 {$ ^  l- H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
& J# x/ Y- X. X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

& B: H: z) d; q) o- N1 @1 W
3 o6 ^/ O$ y7 O  L" s6 a2 p
, S5 J( }& o* F$ h5 }( N) K; U* V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。
- a% M5 X9 @$ w" p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。
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回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。