11-5电阻与欧姆定律.ppt

11-5 電阻與歐姆定律 11-5 電阻與歐姆定律 與燈泡串聯的電池總電壓相同，但燈泡的亮度卻不同，可見通過燈泡的電流大小不同，是什麼原因造成這種結果呢？ 電阻的成因 電阻成因的模型 電阻的意義 電子在導體中流動時，會遭受一些阻礙，譬如它們會與導體中的原子發生碰撞。導體的種類、形狀也會影響電子的流動。綜合以上這些影響電子在導體中流動難易的因素，稱為導體的電阻。 在相同的電壓推動下，若導線的電阻愈小，電子愈容易通過導線，則單位時間內通過導線某一截面的電量愈多，也就是說流經導體的電流也愈大。 電阻的單位 電阻的大小以歐姆(ohm，Ω)為單位。 當導線兩端的電壓為 1 伏特時，若導線的截面上有 1 安培的電流通過，則此導線的電阻大小為 1 歐姆。 若通過導線的電流大小為 I 安培， 導線兩端的電壓為 V 伏特，則導線的電阻R為  R(歐姆) ＝ 算算看 鎳鉻合金線是電熱器的材料，若將一段鎳鉻合金線連接 12 伏特的電壓下，通過鎳鉻合金線的電流為 2 安培，則此段鎳鉻合金線的電阻大小是多少歐姆？ 【解】 影響電阻大小的因素1 1.導線在固定的電壓作用下，若導線的截面積愈大（即導線愈粗） ，電子愈容易通過導線，產生的電流愈大，則導線的電阻愈小。 影響電阻大小的因素2 2.導線的長短也會影響導線的電阻大小，導線的長度愈長，電子與導線中原子的碰撞機會也會增加，電子愈不容易通過導線，產生的電流愈小，則導線的電阻愈大。 電阻並聯後，總電阻變小 電阻串聯後，總電阻變大 影響電阻大小的因素3 3.物體材料本身傳導電流的難易程度有關，良好的導體如金、銀、銅等金屬具有較低的電阻，非常容易讓電子通過，而絕緣體的電阻則非常大。 想想看 通常我們都是用銅做為導線的材料，為何不用電阻最小的銀做為導線的材料？ 【解】 實驗11-2 電壓與電流的關係 【實驗目的】 探討金屬導線兩端電壓與電流的關係。 伏特計測量電路中電池或燈泡兩端的電壓時，伏特計跨接電池或燈泡的兩端。 安培計與電路的連接方式 測量電阻線兩端的電壓及通過電阻線的電流 將電路連接如圖11-34，在a、b間串接一個電阻線。 1. 在電源處依序串接不同個數的電池，以伏特計測量電阻線兩端的電壓，安培計測量通過電阻線的電流，按下開關，記錄伏特計與安培計所對應的讀數於表11-6中。 表11-6 電壓與電流的關係之一 2.在 a、b 間重新串接另外一個電阻線，重複步驟 1，記錄伏特計與安培計所對應的讀數於表11-7。 表11-7 電壓與電流的關係之二 實驗討論 1.將表11-6及表11-7的測量值，分別填入圖11-35的坐標中，找出電阻線兩端的電壓與流經電阻線的電流的關係。 2.討論圖11-35 中，電壓與電流關係圖所呈現的意義。 實驗討論說明 歐姆定律 德國科學家歐姆在西元1826年由實驗發現，金屬線導電時，在導線溫度不變的情形下，導線兩端的電壓（V）與通過的電流（I） 有正比的關係，即V／I＝定值，這個關係稱為歐姆定律。 由歐姆的實驗可知，在溫度不變的情況下，金屬線的電阻是一定的。 二極體 有些物體，像電子儀器中常用的二極體，如右圖所示，其電壓與電流之間並不成正比的關係，也就是說二極體的電阻並不是定值。 安培計的不當使用 原因： 安培計的電阻很小，若電路中沒有燈泡等其他裝置，而只有安培計和電池連接，或將安培計跨接在電壓不為零的電器兩端時，則流經安培計的電流會非常大，容易造成安培計的損壞。 * 圖11-33 配合課本 121 頁 配合課本 121 頁 Harris Benson：University Physics，p.526，fig27.6，Wiley. 配合課本 121 頁 配合課本 121 頁 配合課本 121 頁 R＝ ＝ ＝6(Ω) 配合課本 122 頁 配合課本 122 頁 配合課本 122 頁 配合課本 122 頁 配合課本 122 頁 物質 電阻(Ω) 金 銀 銅 鎢 鐵 玻璃 橡膠 0.024 0.016 0.017 0.055 0.098 1016～1019 1019～1020 表11-7 幾種物質的電阻(截面積1㎜2，長度1m) 配合課本 122 頁 配合課本 123 頁 相同條件下，銀雖比銅電阻為小，但銀為貴重金屬價錢較高，故以價錢較低、產量多且導電性亦佳的銅作為導線的材料。 配合課本 123 頁 配合課本 109 頁 配合課本 115 頁 圖11-34 配合課本 123-124 頁 配合課本 123-124 頁 配合課本 124 頁 0.80 0.61 0.40 0.20 0 安培計測量值I（安培） 6.0 4.5 3.0 1.5 0 伏特計測量值V（伏特） 4 3 2 1 0 電源供應（電池數） 配合課本