補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
8 }$ D+ h: I( A. L5 w( @# ?　　「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。

截面積：
- ~/ r6 Q/ M" H　　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。
* U' K: @8 e5 r# h6 y" W) D
, h! m! G$ i0 P' e( o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。

- y8 ]  O  i* B) J0 d( U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
　　　　　　　（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。

7 `. S) d) w) r" p  A+ K* f7 K3 |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。
  g7 [- g# }( h9 ?8 k* j
1 _% y6 P7 Y# `5 g

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 G' _& ^1 u7 l1 y" M
! Y# t! l4 [) l" V) P! M% t% r. g9 x
! ?8 z6 x5 L6 `" F
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \

觀念很好！
9 _' D$ O; I) A2 N. Z# v' z& I
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
- w5 F* C. d& J2 i, a0 X& c
& a9 `9 {% A5 Q. n  T　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
7 a9 j$ N0 @) B) @0 j4 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
- Z5 C9 v1 S, j) Q/ h4 V0 a" d
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
1 }7 `* T4 ~7 _- j; M$ ?
1 e6 D8 x' J: d% D4 ^! K這有點難，要慢慢看喔！
5 y; ^& J* t) \/ c

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
- \& R0 a0 G1 w( X材質影響電阻的因素是什麼呢?
9 b5 ^6 H( {$ H
+ I  V! H( V0 f! J8 m佑平

這個問題問得很好：

: K8 o( U8 O$ Q; j' H9 n# g3 g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）。
5 |  B1 R) y& B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。

8 ]7 R" j) G* ]" J' o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。
, E9 R& |$ n; E9 d
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。
* q' y4 R4 J- Z$ H$ d) v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 k% v& G, h: p& @9 E佑平

哈．．．，問得好！

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.
( t7 O- |( \. O- c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
" }! \: l' g. G1 Q% v# Z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。
. Q2 c6 h( t. V& S( w
; z1 |1 {" z) @) R7 F; [7 h7 \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！

, h% M' @; G1 {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~~~
! _+ E8 O8 {0 f2 J6 V, C8 y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
9 x5 {/ U- V9 C) U- ?4 T" n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
4 f$ j1 a, x" L7 l3 t! }/ m1 Y5 R% r還能走嗎?

* ~: E# d8 I" V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 S0 a2 s. h8 U, I! \+ L如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

. R! y& u/ [6 h
( f9 C2 c! ?& @跟據歐姆定律：
, S% o: `8 L- T) T3 G
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
/ v/ B* L4 U3 B) x: a　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
& L1 g3 S3 r# ]: S# K- ^　　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。

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）
+ b- z: ]; R! g4 K! [$ P
. f9 S2 C4 c# A) r3 w2 S0 o) w　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
4 V) y  M% _" H/ G& x& R　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱
9 F  \# v0 G# r! }1 B
! I6 S; u% E) Z5 n% U4 c, U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
7 A( p$ f. z/ O9 E接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
) t4 t; f+ h1 s- b/ {8 J) V+ c, U" `. I
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
; O, v! r: a3 h% y/ b; [最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
" G  l$ v0 U2 T' I/ O老師~~~
( q" c9 n: |* e$ t% q
! j; k  ^' W* x5 T1 O3 X  x% d  H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.
2 S; ]3 @* C0 P' n1 y對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
" i! w. Y8 Y1 b0 n$ ^  ~# p( x! z3 f" LLED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。
! P5 _, _% Y2 c7 b) U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,
9 |5 ~* P8 h# X" r( M) @+ `7 x" X所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

' e% U2 N; N7 m) a2 o( n' d- r
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。
! X; ~" N# X1 _1 y
; L. q' D" K2 B3 h! x& Z回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。