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：
8 M2 n( W1 M' F% [
/ [+ Z* b( S" e; q' R0 K7 P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！

2 x$ C. C. @1 ^6 T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。
& m, Q3 w$ H/ y6 n/ }4 Q/ X7 A3 b! k
截面積：
7 x0 p% I! i. k2 c' P9 n8 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。

+ C" R% O5 M! [溫　度：
) K( E7 a* v5 j- _5 t& R　　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。

二、歐姆定律
3 I* m  y; n  _+ e0 Z6 N1 q; a　　　　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
: z! R! ~" ^0 v2 ], q) u8 R9 M; N　　　　　　　（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。
2 @; R$ [  M- N8 H; X6 d: ~
, s; y* C3 F: p- ?, ~3 w三、電阻的單位
2 x; }1 M% S% |　　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。

$ B7 Q) R  u: @" q
: x$ ^9 F* J! [' ^

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 e7 H7 B- M% v5 f. {& e, j
% @, i$ p/ ?1 A9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
: S! H, g0 \$ o' c8 T5 g

觀念很好！

( Q% z% F; }% e8 L' S給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
# |+ p) B# _! g/ k
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
4 x2 m: ]" Q( [9 r# s# n
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

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
/ m# Y6 t4 `8 H
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?
材質影響電阻的因素是什麼呢?
( K+ R2 x2 u" A1 U, h; P2 V$ p4 O  n- s
+ Y* d' w4 q$ c. e) k: N; g; B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。

. J: F3 [, `2 h- {7 Y% c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。

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。
7 P% m3 j7 t3 Z% }* C; w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?

- c# k4 h+ y  R7 h- K" N' V佑平

哈．．．，問得好！
& I7 q6 x" J+ n6 P0 s4 d9 \( B6 e9 U
7 \/ i6 l! u/ E" O% v* a. \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
8 o& a% k* z: n壓的差距）。

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：
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!
- y2 D# G3 p4 M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
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
, N4 \1 j- g8 ]/ {# v1 G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
+ e% R( c" j0 o2 j) Z如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

- \. _* f7 g$ |  f8 X  X) {跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
1 I7 e$ i& e9 ^# A. U　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
+ [3 ]( l( Z& B% X  d　　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。
$ f1 o. H1 d$ s+ q; q" a9 d
9 D" l+ Q: }9 c* V2 p- h! L( s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）

" a: e6 w7 i7 @+ A　　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
5 F) [# [, X  |
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
( N" @( _1 Q# k5 i9 _5 J
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

7 l6 x: Y# P3 e" W. @把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
5 d8 u, i7 l& n8 {把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
: t9 A& U) N* J6 J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
老師~~~
. S; y; h  f& f1 J
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
7 w7 Y% ]) W. b% k. b+ R( M0 S把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
0 \9 s3 B. y2 U1 T3 x& ?( Q) y* I對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
% w  _% r2 C, K; hLED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
: F6 S8 W; F9 l+ p( F. ]並連是電阻的兩端接在一起,
! Y7 Y5 n) }5 P- y' s# U所以串聯就是電阻的一端接在一起。
$ \6 L8 G+ [6 C/ i2 t. W$ F" e對嗎?老師

" z0 @' m4 e, `! {9 A- w

% l' t! f4 `. d' 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。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。