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：

/ c- q2 O) M0 G' n, o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！

- k0 i+ Y: Y  h9 O  j5 O: {: T: _長　度：
9 F. A5 u( a% S" }0 Y　　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。
3 C0 X3 m$ F1 {" F( @9 a& F2 ^
, H' k6 {) k$ t  g截面積：
* F) ]( q) ~$ x; ]9 V0 Q$ M. o3 j6 i　　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 a% ]  o2 t, J; a0 K
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。

  V9 u0 x4 T& z" Q/ N+ {  Z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
8 r1 d3 Q- w$ f　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
; M! d/ c3 W" S9 p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。


$ j5 W3 o7 v/ h

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?

, ^: X+ s: |' }9 H

9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
+ K+ [8 C5 ^' D5 U0 d

觀念很好！

8 D/ \: p# l) |% e- A給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
0 n# H5 y1 `1 s- K+ M9 s. Z$ z
　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
1 t# z4 L' G+ C3 ~/ e2 f: n' `1 x1 k
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
. u0 ~: z" r4 q" K6 h' H3 x7 T
3 n; k# E* O7 m' m這有點難，要慢慢看喔！

% v0 h7 O3 M+ s! C! Q5 z- H

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?
* z  `, ~" X0 |- Q7 N- g
4 e7 ~) K  O3 X佑平

這個問題問得很好：

( N$ Y. _( \: k' 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。

1 d8 G. f5 N* h0 r1 n* N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。

/ h' Z- `( U% z2 G2 g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。
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?
4 \) m; c1 l4 ]
佑平

哈．．．，問得好！

% @# e( `% f( W& W# k3 \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，
* e+ o/ f! m2 T, ^7 j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）。

$ x  U: N9 u+ U, a; D' ~5 p' i  _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.
( C/ b# o$ i; w3 X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。
5 t& O; t# y: C, r/ s
舉例來說：
2 g1 R8 S1 |- _5 M" v  m１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！
5 S8 ^9 e6 Q5 d0 r4 `
; O8 Z& ^% m7 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!
# W: E* e" m  J4 }9 r7 j; A5 s( T我終於懂了，謝謝老師的回答。
* r) e3 N0 `) y) o3 X
; s2 f) \7 l: x# J4 F8 G% T% y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
8 W; o9 [5 O9 F% l2 Q+ `4 @! h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?
+ ~* ^# p* i+ i: w3 a如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

# h1 l6 C1 _9 T% g6 B5 z1 n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
0 @0 P0 z* y9 m如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

. l( r& P0 ~; O& U跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
# W5 m* P0 ]' G1 R5 `  d% y' [4 r- q　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
- u. ~1 S/ C0 H6 }% j3 `! J# X　　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。
1 \# `3 j- X9 D
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）

, H3 A; [3 h- m9 N　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
4 G# s. _0 p' m6 z3 S　　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）

$ Z( C& ^) T$ a　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
8 i6 S6 y# X7 x- o6 i8 h接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
) u, m! v: W" r* U5 a1 F
2 Z3 d' b+ e* n  W/ @( a把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
( _# T' f1 k0 n& P6 c4 ]4 X" |8 e把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
5 a9 ~6 J7 @4 o8 {5 \最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
老師~~~
% w- G1 m$ M- u. i+ w9 P* Q5 V7 p% G
% f+ W0 D, A% y- C) J. 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.
) \( D3 s; L2 j6 c3 ?/ o& ]) R對嗎?

: ~: }4 i* f5 n可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
5 _* F# {4 P( f( T$ B9 dLED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。
* w. G! q3 {/ r9 c9 ~) G對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
8 c/ V/ u, l4 ^* x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

0 I# n7 ~- Q( Z8 i8 c, R% Z
+ k4 \8 L: `; G  S* [% \

5 a' y1 Z6 P; ]! 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。
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。

& c. H2 t5 y8 K; g1 n8 f, O回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。