補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
: @4 g" p% b% t8 t0 U* X. K　　「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：
5 H) l3 ~2 G! C, `1 R( A/ [' p　　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！

/ k2 q: G2 y2 J) e) m0 Q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。

" i  `  m& g! b) Y, U4 w! I截面積：
% f- c) l* c8 I- z; F　　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。
2 U  H9 q" A5 e1 [) f) `
溫　度：
+ o) m: n  d! ]9 k- l2 f　　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。
1 J& e: @7 l* I$ ]% |
二、歐姆定律
0 j; ?) K9 A5 x) o3 ^) e　　　　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）
& t( `- R6 P: G9 q1 Q+ ^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
* Z& S2 ~4 t; Z& I/ X　　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。


& _: M6 p" j3 k) g8 T

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?


7 F3 P! e8 v% }; I8 K
1 H  n6 a6 l8 x9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
. e4 A+ _' S. w" [5 m

觀念很好！
" V8 n0 i, K* i4 v6 V; V$ L) _
4 w4 f/ n1 [5 {) }: L  s給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

) `- X; Y% `/ M% }+ b　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

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
* d, {; j* J1 N' i/ M, v
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
  g& @& Y- x" A$ r
" X' @! Z& J0 J$ k  R; F! Q這有點難，要慢慢看喔！

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
+ S0 c: A# r9 v材質影響電阻的因素是什麼呢?

2 y4 f" c5 P+ P9 T0 [佑平

這個問題問得很好：
0 A6 G9 S  ^( y0 e
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）。
" G; h! R3 f/ T4 L% P! u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。

- e5 {' h& P4 ~' j# U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。
/ G  i6 X6 F6 Y% I* v
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。
5 r' N9 k+ }+ J7 H3 p1 G% y/ ~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?
8 `( u7 ]; G) r& ]  n2 z9 n
( r$ P! d! Z  V' W% `5 F佑平

哈．．．，問得好！
; @  P5 N5 w0 D
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，
, b+ Z* f9 w1 F1 v8 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
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.
2 ]$ L( F0 t7 j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
( f4 B! s$ S0 A0 o+ P8 Y  U$ [. \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。
' ]$ b3 |% y  c! y9 T, `+ B# r" Y
: m0 r, b" x3 l) i" D舉例來說：
) }4 S# @; ]9 [* }3 x) _/ v. L3 O１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！
; l# c: g# V8 N/ g% @8 R2 n) Y
) [/ u& P: j9 v$ o4 f$ Y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。
6 y2 v+ w0 _+ p- H1 _
6 @1 s  s- z7 x2 }/ p, C佑平

老師~~~
& I( I# j$ \: a% p發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
$ y1 ^: P/ r1 A% P2 h. \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
' c) X* p/ V$ t- ~. F( g7 V發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
% C% {7 a& K/ T! ~: N; v如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
# m* G: M& R; @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。

/ ]: y- V/ C  r; m跟據歐姆定律：

# d. h* D0 y# H2 r, P　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
$ @; l" a& y- }. p6 u* W　　＝＞　　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。
% D! o% b$ F- t+ H  g' ^
" q3 d$ f( q- {9 B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）

% G  v% b( s$ L/ r　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
7 e' ?! c8 k$ L. Z　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
" C* w1 C$ Y  m- I- h5 Z* ^' O
但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
, S; Y/ S7 l4 q  p
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
5 I% B, M% w2 }6 f把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
+ f8 f' C3 x/ {  a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
7 M; F. N5 i+ ]+ l老師~~~
( {0 l7 X# n) {3 p  Z7 V! d6 E
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?

" [$ e3 K& b' ^- }" _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,
: N! f) ~: ~+ g2 ]! U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。
5 v! [: S$ n* {! x! A% t對嗎?老師

7 ^4 f5 c( k3 L+ O4 Z  k! z

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。
4 m# j/ ^" K/ B9 h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。

* h" t) |( r: W7 ?% X回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。