補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
9 r) S* s6 u7 m8 U' h/ G8 v! u　　「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：

! T" e" c, W( N9 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！
: [6 ?% g, z) M9 h' v* I2 O" x
長　度：
8 j1 O6 e7 n) }$ F　　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。
) y: a. G% M' B) l4 a
7 W, b6 d* N8 Y0 J0 o# x7 m% w- k- l截面積：
! @+ f3 d: T, ~5 r- j# ~& m　　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。
8 c+ j% {0 r8 N
3 L+ X1 Y+ X, p* @+ J溫　度：
! @$ R- p5 M7 Y4 z  P4 E. c0 s　　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。

  U0 e6 v+ O: X: K9 b9 Z二、歐姆定律
8 F* _7 m# x$ e; Q) c　　　　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
! @1 h' z2 x8 e$ R, b$ S/ }　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
- `, J7 u" D9 _! `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 l* v/ [. ~6 j, Q, R1 u  ^
三、電阻的單位
' i) Y! O. @% b5 J& D　　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。

$ S3 \: g9 x7 R$ D' F
9 X8 g  p$ u+ 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?



! R7 ~5 [1 P# \8 K! l9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
8 Q3 T4 @  l8 g' y7 W+ M

觀念很好！
$ d2 q( q  m' d4 w
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
8 O/ [  ~+ Y3 R. `
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
9 |8 d, g1 W; ^- H/ ^  |% ^
- o, p& n/ n, T3 e  g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）

這有點難，要慢慢看喔！
; d! N" K( |9 ?2 I( F
  V1 e. D3 L& r& f- v- B6 w

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% N. M0 C; u( _/ l8 ?佑平

這個問題問得很好：
6 m' o/ D; K$ N" W; t& S  x, w2 ^
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 s0 k- o/ Z2 b4 S8 q7 T3 B' a  ?: X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。
( ^$ v$ ~- E, Z
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。

, ]& J0 L: O( ]/ k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。
9 J, t: U  g9 p5 p/ j1 }2 X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?

0 z. J) ]$ _9 r6 B+ a+ p佑平

哈．．．，問得好！

' h" a# D- x* V; r+ U( j, |* Y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，
; Z7 o+ o7 p5 e" g6 P/ k% C; A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）。
6 b! g6 n7 h* u! l4 w6 D/ e0 h+ k& S
# J0 Z& y) Y$ M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.
/ f  V& h6 @" P/ E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
" t& d, E$ M$ W/ K" [2 m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 E1 ^. p7 r' |5 j$ m% J, k; ]
* _0 ~0 \$ V, r舉例來說：
' P7 H0 F3 U* T１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！
1 p, `' t( D' Z
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!
4 P9 x1 K7 n# }; c: g0 _我終於懂了，謝謝老師的回答。

7 S4 [2 h. c! d0 @佑平

老師~~~
+ S: k. O& s6 p! k# ^發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
: e+ L7 X: ?; V4 G' ~如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
2 b4 w; K- }+ x% h6 v還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
* Z9 H  f- y! ?- y2 M/ ^8 B9 x9 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
9 Y. R9 q( j: Q5 c& Y! R& O" p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
. t& E7 A- R% ^- `$ ~如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

跟據歐姆定律：

; T9 m- {; S3 `( f　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
8 ]& [" o9 r. ]" X# \$ v% g' n　　＝＞　　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。

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）
8 K) n! h4 l* H0 j  L
　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
& T8 Z( I6 {, ^( g4 B" V/ b+ i　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
/ b0 _1 n1 A) x+ i
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

, z. m' A- {4 h, N* P! ^6 F0 U　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
4 m  E: @) t% n9 p; d接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

: h! J  m' d, J7 L把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
1 A- \2 H1 `9 g; ^4 s把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
+ M: V. F- k, d0 n最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
! g( H% v( k, A, ]6 k) p老師~~~
' y+ i2 A; C/ G9 m
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
, ?' n0 k+ I. p5 c6 h* 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
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
6 @6 R6 U) g9 U所以串聯就是電阻的一端接在一起。
) B) X' L1 A3 X3 f* V" k3 a6 n. o( \對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
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

$ K, M! b/ |( H# n- Z! y/ ^


; [, R1 s% l* m. h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。
2 g5 N8 q; n. }: ]  e4 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。
+ P# m" _: O; u+ m- j8 N
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。