補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
3 ]1 j- F% h! O6 b　　「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：
) R  G, x% E  T: B3 x5 o4 T/ m
0 a' `) A& s' x  v  [2 e& M+ x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！

/ J0 O$ Z4 R7 B- p/ q5 g+ K3 W長　度：
' h% {1 y; f7 C- H% e. b　　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。

; Y2 N* Q) s6 E3 j) l" y" X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。

+ S0 e+ W+ k6 G4 \溫　度：
2 ^$ y8 M! j8 V1 T- 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。
( T4 a, Y9 t. T, K/ X4 e& ?
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
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
( W& v  R3 J. z9 h, _9 ~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。

三、電阻的單位
. v1 ?* G, Z" S' I6 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。
6 t) N2 o: {) m) ~; e9 O8 O# ]3 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?

  V7 y2 V! B+ C* K" k6 M
1 ?  u1 T8 t+ l4 T
/ M- ]) }' X8 w9 W/ I8 n- o9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
1 y9 V$ N0 b  h: X* V* Y
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
' O- J" {8 t: K5 ]
% l! s. k  y. c- j8 O  E# V# D" B: g( x　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

5 c' N7 Z) Q- `5 U: n' y/ X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
) e1 m5 E- O6 h) U
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
: Z: j, U' Z, f
這有點難，要慢慢看喔！

4 K3 q. @; B& W. h8 W5 y0 z( T

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
; I6 t! a' h, [9 q材質影響電阻的因素是什麼呢?
% f! E2 F% u6 W5 v1 W( }
佑平

這個問題問得很好：
, l4 K! ^. X) _  `9 S
+ A% ~' B7 g1 G: [, {' f3 Y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）。
# }( U  l. M- O/ i/ Q/ q" A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。
; ?. t$ N* x6 n3 Z0 `2 V, h
$ p- J3 I7 m3 J, R* T9 G8 r1 D8 U( I& e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。
' }* I) G& k* f4 |2 r; h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?

5 @3 ]1 }! [& T' l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，
# U7 z$ Q& O  X. S# c5 G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
- Q% U( K& E; ], w. d壓的差距）。
+ S, f- i! [$ W0 E) o- n
! [* X  ^& S+ G+ y& k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.
2 \. f, Z9 k0 Q& o; u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。
9 a( E& n/ `; B7 g  a( z
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！
. {' ^1 R! P, e/ x0 G, X
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!
% ~+ B/ I2 O& w0 z我終於懂了，謝謝老師的回答。

: s! H5 K% E8 G* m. k; c$ z! e) S佑平

老師~~~
2 U% x4 W9 c- Q! 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
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?
, Y, I: B0 p* j: ]# S如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
& c3 I1 h0 q3 e) c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。

' r+ Z. L8 c+ S# W7 x5 C4 B
( b' o% @( j9 _  R& N: y+ _5 O! }跟據歐姆定律：
5 c) @( m  S5 ]/ P
& d8 `' p6 d6 ^. ], |) o　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
6 B4 c( ~! N8 S' e0 f8 U8 W1 o/ ]　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
1 d! _# M4 M- l, e. t! l9 v8 u3 ^　　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。

7 i1 b* \  G( A( h: }% L9 _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）
, t9 o! o( c4 v0 |' C# a0 i
% E: s( r/ O8 d5 l: t　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
" H" m+ P, O  r- s2 W/ K( \0 i( \　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
8 K9 W  j9 J& S7 k　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

8 c3 G! _+ R& M" E. W! m但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
( o, n" {: E( V1 w, P9 l+ e
　　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
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
! ~, K: Q$ u/ u7 `& i1 y% R
% B- m, J  ]7 v% t把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
; s& b$ T: H1 z9 Q) }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,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
5 g; Y7 g. s) G* M1 c! K4 }對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
# i" }, v6 r$ B$ ]" d! J1 `並連是電阻的兩端接在一起,
% q6 u# p7 G) R5 k  a所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

- R: R: ^" |& d) y
1 r1 Z& s, x" F. U  P; x! t

/ a2 V$ X& y% A1 w" o0 w! a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。

3 ~' R/ u# d% d5 ]2 {回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。