補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
3 C7 g7 w9 v' K$ P& E/ C　　「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：

% I( n' j' @& |- H0 a材　質：
( b' c: F, @9 U# r6 v( y　　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！
: Q: F3 B+ G7 \3 F
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。
- e; ]3 ~, x0 G7 C8 V$ Z
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。

3 S8 z% m4 p3 F  l; `) v% h7 I- V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。
$ p$ q( @9 ^7 R" ]6 k
1 Z! ^# q. a, ^0 K二、歐姆定律
) E6 B& f+ z7 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）
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。
* v; H1 g) ~- M, \  a8 l# x
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。
% K( j) h' ^6 G! i, K
/ D; a' c9 S6 F! s2 b( g- A
" y( _! B; s- V6 n* e

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?
) E6 u+ r. G+ m% b) H1 l+ L# e" ^
1 @( y% q7 g: D" R
9 y: w/ P8 B( _- h: i
+ ?9 I6 a& \9 e1 E  S3 x9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！

$ v* ?8 j, w+ v5 J6 r  [給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
8 y# K+ d% M/ c6 i2 W
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
, D9 u3 g6 D+ X* p: U# n
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

. r) P/ H" `% z$ c) R　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

& Q+ o& _+ k$ E* S5 t這有點難，要慢慢看喔！
6 v2 u. O2 l0 j+ a' o2 n" n$ ~

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
8 D" ~9 u4 z. t6 S材質影響電阻的因素是什麼呢?
5 }2 ?6 W" I& Q# l, g5 |7 p, x& D' f
佑平

這個問題問得很好：
. J0 x# A- L& v  m9 B# p- E4 g/ j. A! I
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。
% M0 P4 U. ]4 X5 N4 k
; G# N2 M/ B3 z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。

1 ~, l% u; ?. V" U& }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。
+ e$ F/ b2 K8 V4 K2 E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 h1 q5 k$ H+ s9 n5 a# _
/ C0 l% ?/ _' J$ N) a7 N6 t佑平

哈．．．，問得好！
8 U3 o2 C$ T) U; w$ w
2 g: B0 Q) D' ~4 _- B% A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）。

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
; ~. c  e$ O8 K1 A) E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。

1 o2 S5 G7 U5 [9 N9 N' s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！
) Z! A) c5 b, M. `% T
' k. p. H8 u% b2 |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!
* V6 H7 s6 U. g/ `8 C/ v7 w我終於懂了，謝謝老師的回答。

. ^8 X4 j: b$ ~6 X+ ^; r; a佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
) T( w  Q& |3 p5 @5 ^" {如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
% |3 x# P% }- Y5 J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?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
% ?0 W- I" r" 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
8 \. R3 ]8 D9 B, X如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

+ c3 ~- \7 Z! k- g0 E9 Q
6 G+ S, D! {/ ]/ @( ^  J6 k: H3 Y. J跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
, Y; e3 w- S" {  F　　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。

# t9 o5 n/ p% W8 ^& g5 S3 t, G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）

3 [5 ?( u( v( z1 K9 i　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
  F/ Y. s" x! V0 ?% d4 m& R* x  W( f　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　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）
8 a2 q# z* W, B( S/ 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
' x0 e; U! q4 b3 f+ b* F最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
/ k0 r4 e- S: B( U9 g2 V; c2 s1 M  R
5 `$ m9 K2 n4 w4 s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?

4 `, T2 V9 G, Q/ @1 D+ c可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
; E* o2 A3 N" A( I; cLED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
7 P& y* C/ z* @) U& p% N" {! {所以串聯就是電阻的一端接在一起。
8 G) D! |* `/ O對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
- i6 `" V) c; j. n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

' p  q1 D# y3 d7 f( f2 P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。
6 e9 h2 K( z2 ?0 h( F
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。