補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
& ]* Z8 P% R: M8 i　　「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：

5 E% Y, S) t. Z# f0 N6 m7 m( h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！
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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。
; k, a; \. w9 i* p
5 E! v8 h8 ?# ~5 d3 H3 _截面積：
2 X+ S( i% H9 g　　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。
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溫　度：
1 o1 ?/ z9 J1 g5 ^, y. M　　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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二、歐姆定律
( C5 N# c7 Q: v/ ~4 d' K7 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）
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。
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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。
; `% [6 d' e$ _" A/ ]

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?
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1 b8 ~7 m4 c" |) D1 u6 c9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
3 h# v& C1 K4 ^

觀念很好！

6 [! }( e: {# [/ [2 ~給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
! B2 A  J" d8 s; r* v/ n
: k: @, J8 p# ~　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）

; T# v* b* s2 f  U4 U3 M5 K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

: I# h, J9 c5 }" `) ^" o9 e+ g　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
7 \, v7 C- E, d* r/ ~2 y
這有點難，要慢慢看喔！

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
' i3 n; Z6 D" ]0 ^% |$ L+ ~5 \" C材質影響電阻的因素是什麼呢?

佑平

這個問題問得很好：

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。

9 g8 a2 A' K, N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?
2 d9 x4 _4 g7 W/ }. @( e
佑平

哈．．．，問得好！

/ i/ e" ^" h. F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
  X" h! U* Z7 T% R+ m/ F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 w% |* v( l- n! m! Z4 ]舉例來說：
2 d* L+ S  o2 @5 U5 }% g１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！

! V" H) \+ T9 p% u- t; B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。
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0 O2 b( @- @, S1 E3 k$ S佑平

老師~~~
% {' a+ ^9 t$ w發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
' F1 _4 D* x5 m, c如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
1 |2 s$ k3 T; {9 G. F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?
7 F8 O1 |6 f0 s8 y1 X9 U8 d* K* q* Y如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
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
6 Z) i$ i. l& r! E, H如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

  X8 c* z' J3 o6 M. x5 N
跟據歐姆定律：

　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
! k0 ?- |1 y7 n( k9 v+ a' ~　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
- k: g7 \* |, H( [2 e: C: f" l8 P& 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。

5 O% n( ]9 q+ J- L& M) ]1 Y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）
9 {5 S$ @; R# F8 Y* Q  ]　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
. l* p' U4 U9 |( b　　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）
" w: w) z) j. k
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
0 N) X6 A2 q1 X) X) K( i! O' O1 o接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
+ O3 \3 g8 J6 S) N
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
: z7 g8 X9 S- l( T" D# E9 ~把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
' N$ K& ]" f4 W: ?( ~7 A% u) f對嗎?

老師
* I6 b# D/ b% ]- a最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
/ l& w/ P# q0 K5 G老師~~~

7 B8 O8 U7 e$ f& B( ?! G1 k5 c把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
3 T7 C& |; Q, Z8 o把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
- @2 W2 [$ e% [& o# a7 N: n1 ^對嗎?

6 k& b4 P* r. Q3 }可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
( o6 j6 w& l7 y3 E- |, m' 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。
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。
對嗎?老師

1 V9 p+ A. [, F7 X# W0 M


  [0 ?# ^$ R2 T* K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。

- K1 c3 f* U0 W; H' U) D回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。