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：
* q% t& D" q0 D' i3 K+ k
: Z5 X  ?# f$ w) u8 p/ N9 h8 Z材　質：
& M. G" p$ k) f9 R1 ]6 d7 |( P　　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。

1 O0 ^7 w8 ?& Y) R% P截面積：
  y* ~; `1 l7 _　　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。
5 g. k6 G6 {) B7 A# \
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。

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
  L9 U  I5 ~  d9 \1 [　　　　　　　（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。

三、電阻的單位
. k. N- e* \* v2 H' P8 Z　　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。

3 e9 e( [- c( d2 c% _/ y2 y. c

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?


, M  L- Y2 {: l- X' b  s% r
0 D) `8 U1 w1 y" T7 Z5 J8 p9 o9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

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

　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
( s( z& O; y  s$ V: A; ]6 U# c# a
. q2 k: N; ?% |+ X　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
4 @+ a- [+ x' ]8 ^: e0 q
% t# X6 U3 Q1 b& t* t0 T0 B4 C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?
5 I/ p8 p5 w* f材質影響電阻的因素是什麼呢?
1 X2 q3 U  \( C
佑平

這個問題問得很好：
$ ?  M! X% Y2 _, K; q
% A1 X# C) r% _$ N2 d' 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）。
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。

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。
% L. |/ H1 r3 n' q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?
5 ^5 J' h; Q0 G) \
佑平

哈．．．，問得好！
' l7 Y% `4 f& d* T' l5 I1 K8 n
5 S$ F7 U1 G% \, w% Y- ^% _' j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，
5 I- B# P6 Y) p- r; R6 X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
壓的差距）。
" V- a8 [8 [/ H5 T
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.
3 Z$ \9 Q( J9 H. B, n# ?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
: q- r8 @: T+ ~" O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。

$ ^% G. N  O! J( s+ k+ R( D舉例來說：
" a1 d4 @  C% V  A& i2 ]4 _' Y１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。
) \8 [% h) N3 a, d- q, Q0 d
佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
5 i3 n4 o) G  Q! C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
7 T, C. y( T4 |6 d) ]$ ?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
# @+ {: M" v  a/ v還能走嗎?

: K0 Y$ Q9 \3 O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。

! [2 z4 s! q* r
跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
3 }* d. `/ X* i+ B　　＝＞　　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。

' V3 C$ o& H+ ]6 `' i8 N( B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）
) m$ @- J% v: j
　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
# `  f* u" V, k( _/ [7 n　　＝＞　　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）
0 n4 i  i8 L: p
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
: D- D" p! x, U) _* {, f& F5 f
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
% O$ b7 _# O( o2 T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
( [" ]8 r" c- L0 h$ i9 m老師~~~

* i7 {9 ^  ^4 _1 u) u把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
$ J1 ]4 F% n2 H% P& A把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
7 [9 B3 u8 P: B; Z對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
- A9 ]5 g" b4 U3 |/ gLED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
3 }$ l: @: K2 Y. C0 @1 d並連是電阻的兩端接在一起,
  M* @* ^+ |; f0 a所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

* z. O8 ]& l8 P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。
9 D, h1 E. X$ v; i& D7 f  v: u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。

: `/ b! d0 B( S回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。