補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
; X$ D% ^9 i% [8 R5 z　　「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：
# b1 v2 }* n4 U　　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！
$ n) w8 r: x) e7 t
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。

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。
! ~5 ]5 f- c( ^
- [3 q5 }& Y9 e, R" p. A4 ]4 b' U溫　度：
+ n: |6 [5 A& I4 }　　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。

" h+ l# D8 \6 W+ q6 \3 @二、歐姆定律
$ Q  U# Z/ n' e3 T- `9 R: L　　　　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）
: e2 n. b& e/ t1 }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。

6 V* M% t0 y) g6 j2 g. r. a2 {7 v三、電阻的單位
8 k" q1 {0 v3 x$ s4 h　　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。

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?
, ?. m) `: j( a9 W
9 ]  i9 f0 T' M

9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
: @5 s; S0 D$ f0 T& 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
1 p" R/ G6 y, M1 o& c
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
# \9 W& ^. c3 Y2 [
6 g" h' Y7 N$ T" \7 o8 r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
2 n6 O. Y0 ]  T
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）

8 l! Y7 S0 S: ^% x: _% T這有點難，要慢慢看喔！

% Z) ~! v# ?6 }- s6 I  w: n0 D

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?

佑平

這個問題問得很好：
5 C( t( g; `: b4 D% F, ^
" r8 ~5 H! L) t0 {1 d& u! T5 ?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。

  [+ w: B" Q8 n% }( m! a9 U1 M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。
, `+ `+ b1 p1 O, M" s: R# O  C
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?
& _/ v1 I8 i+ {% I) F% y  h* T
佑平

哈．．．，問得好！
+ R. G( B9 Y$ x0 e$ m8 Y
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
9 a" @. w, \- {壓的差距）。
" g. q, p0 F7 X, i3 B& b
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.
" z) Q9 F; |% O- {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。
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& k2 Y0 p3 }5 v6 X, |+ y舉例來說：
: ?9 n+ R# C% `6 A+ Q１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！
+ d3 v% E' b% b: D" 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!
, I- v1 V8 {. s2 t/ ]3 G; s2 S: l3 @4 [我終於懂了，謝謝老師的回答。
) f! J1 d2 }/ _1 K
佑平

老師~~~
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
" q* }7 e: w' l( G8 Z  S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
% ~  \8 w$ s+ L# J6 T發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
$ Y5 S! [+ j! O4 H! r2 T如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
4 t$ O) c, d5 Q, Y) i0 q還能走嗎?

, U7 x' P' @& N* t# }) ~) D- ^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
' _' C4 j6 A: M, ^如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

6 y- _0 K2 b2 z( c- ^
& Y$ O/ ?4 @4 y; _! C跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
7 }' j9 k  F5 ~# Q* e7 h* g1 B$ v　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
' M4 \$ E) q: K9 E3 z# @9 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。
$ T+ {; S# q' N3 x, e
' K. F/ S7 g1 Y  Z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）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
! w6 \8 l" C# `$ ~* H# i$ D　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

  I1 c" U( @% z8 `4 X% w& V5 B但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
' L: P. w6 R5 x! e! x: T
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
) Q. q& M: U* J6 ~
' F& O0 w" v8 X! o9 I3 o把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
, r3 b. t) c& p% @) K( e把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
/ T1 l9 T' q9 Q9 L) c對嗎?

老師
$ v# Y* L" g# S0 B; n! M1 K最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
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,
& J! ?+ P( C' ^+ q6 m所以串聯就是電阻的一端接在一起。
! }- x% L* p3 j8 q( R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。
" i- E- p$ G9 M5 h# R  b對嗎?老師

7 L6 F0 c. E6 d' ?2 w; P( a

$ m  u# f' h% `. R, L: J) 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。
* w: y& g+ B9 D9 }! ?/ s
回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。