補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
# B( p& w3 o: g; i3 C0 O) T　　「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：

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！

8 h% K3 @* ]* j$ y- C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 n& E5 B; f9 I+ f1 f
截面積：
6 M, \; S- I5 K" ]% {: p! K　　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。
! W; K5 q1 ?1 ]! o
; f; H8 U+ P2 _6 X& U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。

8 [8 t9 a# h! O/ V, ]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
/ n0 D1 U0 {. P+ O" N3 H! R　　　　　　　（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。
: r7 @6 M, ~" \# q4 F7 {3 ^3 j1 ?: v5 f" D
9 R" k) }! M& _三、電阻的單位
" Z/ u2 Q* I* j: B( w' v　　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。

  G& B; s: @) F) ^) O+ l. l
0 u0 N9 g" X/ [! Y: C! X& Z

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 b' D' [; a, D# O" Z& P


9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
; t( C3 }8 p7 Y. `

觀念很好！
+ j# }+ M. s8 M2 Q( t$ l
4 \# w) l: Q/ C3 \* z! t! 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
9 u9 m1 y! ~4 X( o
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

) K7 Q7 N- _9 C5 d' N3 O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
( y& M2 Q, [1 T" L. v" J* |6 i
' O* _2 X0 X% b4 B3 L$ G　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
7 f$ }3 z8 v; ]% }. B* ?
這有點難，要慢慢看喔！
- r/ _7 m) \1 V4 `4 J/ i

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
9 @: ?; h7 h6 }0 e- [, s材質影響電阻的因素是什麼呢?

  U" r5 s9 ]: K/ C9 Q4 t佑平

這個問題問得很好：

6 [3 C8 p7 F0 _, o. Z; G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）。
+ H2 F8 t( C+ G* `, k7 z2 Y  o0 ^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。
. I" _. ^; ~8 Z" ?3 C' b1 i0 E# D; A
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。
/ Z2 m# J( ]9 a2 u5 x% 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?
. d8 {& E: U0 P6 H
9 F3 O& e" I5 p+ @) s; m! C+ T4 k# {佑平

哈．．．，問得好！
/ ?3 X9 J/ p1 I% S6 A: R2 g) N
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，
8 p' V( a7 w, o6 `2 z+ h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
1 \  {- t0 p! j1 N1 M9 N壓的差距）。
  E! \* Y# Z) U6 E
0 }9 B  a* Q/ o& ^5 }; A+ ^" Z* I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.
: i! ^7 k- m# y# Y. W1 |, W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。

) J4 O; r9 i' [" w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！
9 l; V, ^/ Y# N+ w
# E7 N& g7 ~8 H2 s$ A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。

3 @& F1 w3 Y: v3 \5 N- c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
$ U9 w8 k0 S7 N) w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
. K/ T, [3 H) N/ @6 ]9 h1 L還能走嗎?

5 V# M* |$ r# r% E. N: X2 C% ?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。

跟據歐姆定律：
* |: s& o( C& _2 r0 A3 {
  I) k$ H# ?. {- p　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
& V' e  y; H+ l- y　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
* w- K  A  }% `5 R6 E8 _! w% Z2 \　　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）
' {+ X2 j1 [& C  L
　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
" l$ I+ v3 R3 l+ O: b　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
0 A* Z0 e! g$ h4 d4 N
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
; O/ b9 R7 x  y4 ?% r  S
( }+ Q3 ^- t9 B6 E: J! c$ f& c　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
, b* P6 u& G7 E& }: O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;
  ^* N/ {0 m$ E把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
( _5 p+ s# A8 r$ f3 t6 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
8 |  J6 v! ~, q( O, |5 x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.
' D2 G% P2 |! _3 }2 h* S對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
8 q$ S  c* e7 c) q/ X  Z# MLED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
6 f) E7 L( X4 F( f並連是電阻的兩端接在一起,
+ I3 g4 ^0 b1 X% X/ c/ O! Y: Z所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

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。
- T+ E. D6 w  C9 m0 b! D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。
4 b4 j/ P5 m+ w3 n6 S  X
( ~2 H% }! s& y. x回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。