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：
, H" ^9 `. ^; A. E* U! [9 V
( a& ^% n+ O4 a/ K材　質：
$ M& V- u7 p# _" W7 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！

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。

' f% y6 ?! N  v5 R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：
3 W- ?* Y% a, y) {. k　　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
, P9 [  p. t3 B　　　　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
2 ]% P- n0 Z( n/ {! H' f2 F　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
7 o2 }* E* ?# f% H5 y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。
3 b: m, m$ j$ t! i
9 X0 V* o) V+ o' |  c- @/ T5 G三、電阻的單位
　　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。

  O- F" j2 x6 M# l3 H' U

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?

7 |; i* j6 D* g) Y! n) x
. ?* G" }" o. @. m/ E# C
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
1 n  D# K% y9 |5 c; e$ ]% S- A

觀念很好！

7 h( s% ~6 S1 r5 X6 J9 p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）
) k8 C2 ^( n$ y5 W5 E* Y4 A  l3 _
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）

: P+ E' e- ^& u" {7 v0 Y! ~這有點難，要慢慢看喔！
3 P" S4 S4 ~& o5 V' S) l( E
& f4 W8 P% Q9 j+ R6 Z" s# u

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
) ^5 x  o2 j. N材質影響電阻的因素是什麼呢?
+ B5 L( S  S1 Y* ^5 O$ C; X
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）。
# [1 h' b5 R7 S3 _! k: n2 r; D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。
' B0 m. p4 j* u/ u
. ]0 N6 c- H9 m2 S$ p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。
( i( P2 P5 m$ Y; _7 P# }5 i1 @
) C6 N5 w5 y5 v' [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！

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
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
1 f; @! |# W  U, |$ W2 D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 G/ l# r% {9 h  P7 B
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!
我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
5 @8 H& u6 q: `% q: k* L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?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
- N' l& ?" O- c- U( g3 @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
2 I2 A3 _2 a# c* h5 {+ @3 A如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

' e! j* K0 |% Z4 X* k
跟據歐姆定律：
( F( \7 C( n6 I
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
- O" N2 V1 I/ n! W& e9 S　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
  \. [/ V+ l* m) e& {　　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）
; D# N" Y0 b8 Q- r1 o; C# |　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
0 T" @! N( z! I& S2 p; N　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
0 K( K; ?3 L5 \$ H/ A9 T
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
. _1 d6 B3 q) a' ?/ l0 q* v; h
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
- i' F3 B$ B8 e7 M" }0 u6 E1 @
( }( h4 L2 W2 Q把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
& ~6 |$ U$ x+ {把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
$ }* ^# i, J8 s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
" l. [  U9 B  ]; {, D8 v8 v老師~~~
' E  e( N! `" K- o- E
4 y2 M5 S6 J: A8 u把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
0 e2 P- x4 d& _4 h0 x/ o- N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
: P8 j' D7 ^' c4 K. X& nLED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
$ \' s3 G. X. X4 O% b並連是電阻的兩端接在一起,
% t) h: W2 G" x5 k" Z9 S- D所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

+ l  m5 X5 N7 `' }) s% H, g


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。
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% b1 I8 I" c1 p& F# X, s回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。