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：
1 H2 S5 e, K# F  S" `. V  X
材　質：
　　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！

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。
2 U% ]" V. B2 X0 K3 ~3 y
$ l. G2 m" k5 x, O( x& }" V截面積：
- N: \' L, s; {1 ^　　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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: P+ c+ V  M# d' {4 m0 ~# o溫　度：
% G: `" l! K3 _5 s' c, l' T　　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。
6 l2 |- C. O- N- X7 o, h* \
# d" s1 l! Q- \1 b二、歐姆定律
; J  t0 X  ^$ @. w7 H5 }　　　　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
4 F. E% U) q" H6 L- h3 K　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
* e3 P8 m) s' S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。
) E, L5 S" P6 f4 a( g
三、電阻的單位
/ h) `% q# ^) e# s- \, X+ {1 ]　　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?
; c% Q. U9 I, o. n0 R8 ^- o1 O
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5 z2 O) Q( G/ D. O  j3 B3 g
7 z! Y1 v( z! t" N9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
; M! A3 [2 P0 u2 h4 s

觀念很好！

' B! ^& |+ Q, n9 [2 L給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
5 f, P8 g. W% }! W* l
　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

. X, X- h- d1 V) `0 ^" C　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

這有點難，要慢慢看喔！
! _/ [* w8 C3 M5 X- U5 P
: m+ W) c: F. v" R/ c. k- p

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?
$ a. P1 x# P0 r( j/ v, F8 f0 K
* A" O; o1 V* L/ G8 Z& M+ M3 u佑平

這個問題問得很好：
) Z" [' E0 r6 {9 }
- o( i5 [/ q7 Y0 ^6 a8 Y3 k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）。
9 \) {% _! u) |$ 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。

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。
2 F0 h) |! m/ F3 W
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！
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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
; _! o* }( B( g5 E, f* g壓的差距）。
. m$ g: C2 ]. N- N
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.
9 B7 n- W" R1 ?& W) E+ Q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
( f2 \+ i2 ]; Y3 N& x. L" u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。
% S0 V4 z, N: n
舉例來說：
3 v7 q' ?: h3 F. o% V" j; M7 g! y( \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！

& \$ I, a4 @8 H" {5 b4 u- v8 ?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!
9 @4 K1 c# _1 M. \( k$ I我終於懂了，謝謝老師的回答。
  p/ R) L  E7 F, P
佑平

老師~~~
3 l+ V4 z, J. L4 ]1 ^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
: k  n  @; V+ o6 U1 B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
+ ]6 O! c* z( i' N& e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
9 F- l; G2 f3 w& h- |: q* X5 \+ R如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

% |" S- \  [# p
( b- s5 |5 ^4 C' d6 R跟據歐姆定律：

5 n% t$ A7 P% j8 u; K7 s　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
4 O2 d, p3 \. R$ _  R2 W　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
5 H! N. m. p8 e1 N　　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。

' T( ?( z9 l; E9 t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）
0 S& ^7 Y" z5 i
! N9 D( E; c% Z7 ^0 u) K　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
% c9 Y! W1 _/ O7 {9 g　　＝＞　　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）
- s& t5 o4 N) L1 i% |2 H3 }( \6 s
- ]# ]; ?; m. \+ ~& U' E& y0 F　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
, l8 F0 }" S% Q  o6 U接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
/ \3 |0 P0 x# M* s/ I; H+ h" R
: R2 R0 d- i9 U& p5 V7 D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
# _1 \. v9 v/ H1 g" ^最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
3 u; f" r7 P8 X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
+ t1 m; i- H. G7 C  ]: XLED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。
+ ^" r$ a% h& \* M. F# v9 t4 \5 [) Q對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
: ]6 G; m, q/ N( Q# }- ]  }, E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。
0 E' P* Z! t; ]+ n0 R對嗎?老師

, e4 V0 P' T+ d1 y+ g5 u- a$ _

; u# |. Q9 [4 v, g! M& s
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。
/ X: B# B; S. U
: d2 y. k# u2 C7 A回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。