補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
# o6 t7 j' c6 I% \　　「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：
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材　質：
7 X7 z* o$ o0 U& ?/ r0 P, }* V: D' R　　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。

7 U# G7 Q' {8 {* R. r; b2 M  ?截面積：
. ]; s- ^. p" ~　　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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溫　度：
) V; N/ s/ k) q9 ?. X　　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。
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6 y4 F* D/ j4 o9 t, Z, a& q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
1 v& ^' W3 \5 K+ k1 f( L! R　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
4 b# U2 k) i: }! B+ V/ |: E0 H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。
) X6 w% @' S/ T, g4 ^
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。
4 A) ~7 ?4 b' Z: ?) r
9 C$ ?3 m2 `4 o3 Z* g
) i9 N3 y% G- y

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?



8 {& ^, s6 {( m& h9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
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9 U. ]$ F: r8 T# u& [7 C5 w& 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
* ]  @( @- c( n7 K, s
/ F9 s; u) c' L1 w8 r　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
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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！

+ |: Q: D+ E  Z1 g6 g1 c2 W6 u

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
2 C2 N/ W0 A( p; r8 h( v材質影響電阻的因素是什麼呢?

! }0 T, Y0 e# g* E: Z! a  e# k7 @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。
1 N0 p- h: A; P5 u3 h5 b
+ n5 G. v8 }. S) S9 o& k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。
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! B3 M1 L/ r$ q7 m5 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。
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?
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佑平

哈．．．，問得好！
4 X2 O# |, ?% x0 k/ j& c  ~
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，
" a- F' W8 K( \. Z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
2 |. @/ N9 M2 q9 B/ @* J7 v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.
8 T+ ^9 a3 l' v( v% G  U9 S9 |; `  ~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
/ X8 X+ L* u1 B( L- Q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！
* q+ O' Y4 f: b/ k. h' Y
1 w! @4 \& q" V. Z3 l+ y3 J" {3 d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。
$ C! U0 r, s5 w- i( c3 g$ Q1 d  U
0 c# e6 `% p1 E. D; ^佑平

老師~~~
3 d1 |1 T! }% x1 @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
( F$ f, [0 w( 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?

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。

) o. s* W. D1 T+ G/ w& B跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　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。
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# c" \% q0 R. ?6 A1 z: N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）
7 `+ U1 V2 O( _2 @　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
3 R& I/ w" Q, @/ Z: k) `" C$ _　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
% ~/ g& d' S/ x1 C( K7 ~5 X& f7 T
; ]( ^! P' j2 _  O但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
1 }) E0 u# l! N. b5 o3 G, q
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

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 s* x0 t7 f4 e( t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;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
" s8 w5 Y6 d4 S4 `. h對嗎?

, I) l* R1 T0 L$ A1 r2 x5 p可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
% s8 \8 F- {. S* [6 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
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

  H2 B. ?) c( ]: d

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。
  L" @3 s( K, Q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。

" d! e8 N( [; y( T回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。