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：
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/ A4 ^! G7 p! C& x* \( h材　質：
! U: ^, E8 S& A" p* @$ Q　　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！

) K6 H5 N' x4 k3 A9 p! p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 i8 n* t* N5 ?% d
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：
　　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。

  d. d, g* Y" c5 i& b' j二、歐姆定律
8 `1 |# E, n. x" {/ a　　　　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
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
: s# z3 P4 k& z! x: U/ o/ 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。
) n' v% ]. Q- p  N2 l! v8 m
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。
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. y  h8 r: ?8 Y! q6 b( B. V

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?
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5 {6 ]; B6 o+ N1 S# K+ v9 m9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
3 m. P* X9 M, v, c2 C1 L7 k/ r

觀念很好！
  c: q' U. z  c" A# M  }
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
" F( s" _+ `& J* t
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

  P, \, u6 h; Y& x+ i* A( ~5 K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
2 Q2 ^2 {0 t, o1 s1 ~( a3 t) n
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
4 ]; w: U! l& f8 A+ H0 h) w
這有點難，要慢慢看喔！

+ y2 m: C5 R8 K

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?

( T1 x; H! E3 _$ C! o8 U% `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。
3 q& [* N$ Y1 b8 `( j
  U% k3 w0 J0 i2 c+ }: F  i& S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。
8 {( ?6 ], C- W! s& D, _# u$ n; @3 R
% X# `- N9 k0 a$ I( x- D; J0 r5 D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。
% I4 G" U( |- ~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！
1 ]0 d7 }4 Y- K  ?$ o
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）。
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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
5 r! D/ N9 |& y" R6 O% C" V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。
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舉例來說：
- I3 i; ~; |4 |2 `0 v$ d) U１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!
+ o. ^0 J% a' q0 S6 l, c& X我終於懂了，謝謝老師的回答。

佑平

老師~~~
/ s( c2 y4 ?  C1 s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?
) G# B$ \( G( V3 t如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
2 Y2 {* y7 w3 \$ c還能走嗎?

/ |9 p% }7 N, q( j, f) j5 x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
8 a0 ]3 W) V( m5 E! B; c如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

# q+ i0 i" V  y0 ?4 H8 v0 m
2 s; P9 ^) C8 o/ m) L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。
# [- F. ^* I8 s' D9 N+ _+ K0 k
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）

# F/ x8 v' d' z& V- E' x( Q  H* a! a　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
- E4 b! s/ h# k+ h　　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）

% m; \) [; w4 j5 p* ]- r　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
% `& S  Q9 b5 L  h+ A
8 W0 ]% m; b4 V* ~- d1 U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.
; \1 ?- R4 h6 |對嗎?

老師
2 T# b+ V" m3 ~! ?最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
. J& N! c2 e3 c& V$ I4 Z5 `
$ l1 Z. o% j* i( z7 R* n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.
- F- @) _4 E# u. \對嗎?

6 u# |2 a+ c+ c( Y6 B' H可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
" ~3 S; Y4 F& xLED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。
- F# p& ?, I  q* ^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

4 g7 l/ b2 ~/ O- s


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。
8 f3 }4 _: z# s& c2 |% ^+ Z  m6 [' T& J. W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。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。