補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
4 M# U0 S( `7 ?" Z: {" G. a) n/ M　　「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！

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。
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/ h# ?  D, C0 L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。

- S" ^# u9 p6 W9 s6 X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。
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2 U+ f. B$ n( H) \& c. |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
/ e0 c9 C' t( K+ {: @4 c　　　　　　　（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。

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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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?



9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
9 Y8 ~' z0 w1 G$ }* U, j

觀念很好！

給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
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6 `. S' ^0 J% ^0 A　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

/ V$ m2 Q, H& A8 f4 Z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
: v! t7 I+ g+ m- Q& n- ~* w
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
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這有點難，要慢慢看喔！
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為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
! S- G! s9 d3 W8 ^# p材質影響電阻的因素是什麼呢?
! ?# R" Y5 m; ?. t& I) Z
佑平

這個問題問得很好：
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* G4 B% \  i/ d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。

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。

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。
7 p4 {0 s! X* C, P  G: d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！
3 ~2 b" }" t2 u- {- ]
! a2 e1 G. T1 \* e6 R/ }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，
$ w) ?6 @0 E  @1 l7 ~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
" E6 W. M$ Y- F% P, s+ V9 D6 l壓的差距）。
( i8 X# w2 o3 D" U7 }
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
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。

. H3 p3 [- Y9 u3 R2 o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！

0 d, K' z  R: p4 _$ h+ |# V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。

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
' n7 r' j2 _3 g" U7 w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?
) @* r/ w( g3 w* q5 \: Z如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
. W! E5 f. C3 o/ L* _還能走嗎?

& @6 c/ ?( J2 u5 p+ b  M) r( 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
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

/ P0 H9 I1 _9 X% U' o2 E
跟據歐姆定律：
# v6 b" x( ]- v+ o
: g6 ~$ \2 }  K　　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。
' M% ^4 }+ ^( g5 ^3 Z4 z9 B
* z7 C. G% A+ |! W7 d, 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）

; l! Q/ w9 }& ?/ O4 _5 C　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
5 y7 q# R" D3 W7 ]7 c/ e$ W　　＝＞　　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）

' a1 Q, }7 \2 a　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
. H# ^  F$ l( O
' m9 ^; w8 E* ^) k4 z把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
/ Z( O' q( l  _3 N- }把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
- R5 d+ L9 v. J- \9 P% t最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
: y4 v' ^" {0 `0 p7 F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?

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,
, Z$ G$ e- z+ w1 _* @( E1 p所以串聯就是電阻的一端接在一起。
; ^! ]. A5 R( n6 ?對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
" R  i; c2 j$ f! }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。
" ~" v- Q* |9 x; l# t( M對嗎?老師

2 J. A0 ^. S8 A! K5 _2 ?( D- W

9 A: x/ L; ~. l+ e( @6 I
, X. R) {7 Q0 B7 }- _# r5 w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。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。