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 電阻

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Academic year: 2022

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全文

(1)

課程名稱:電阻與歐姆定律 課程名稱:電阻與歐姆定律

編授教師:

中興國中 楊秉鈞

(2)

 電阻

Resistance

(3)

 電阻的成因與影響因素:

( 1 )電阻的成因: 流動時,與導體中的原子發生碰撞  所受到的阻礙就是「電阻」,常以符號 表示。

( 2 )電阻的影響因素:導線 、愈 、愈 ,電阻愈 小

 材料種類:金屬的電阻比非金屬小

 導線溫度:導線的溫度愈 ,電阻愈小。

 導線截面積 :導線的截面積愈 ,電阻愈小。

 導線長度:導線的長度愈 ,電阻愈小。

電阻的成因

R

低 電子

低溫 粗 短

較 亮 較

(4)

較 亮

電阻的成因

較 亮

L R

R  1 A

R

R

R

R

(5)

 電阻的成因與影響因素:

( 3 )電阻與長度、截面積關係:

電阻的成因

導線截面積 電阻  導線長度

A

R L

L L

A A

R

R

R

R

(6)

1. ( )四支相同材質的實心銅棒,截面分別為正三角形及正方形,銅 棒各邊的邊長如附圖所示。已知正三角形的面積小於正方形的 面積。若分別將這四支遵守歐姆定律的銅棒前後兩端接通電流 ,則下列各棒所測得的電阻值何者正確?

  (A) 甲棒的電阻最大,乙棒的電阻最小   (B) 甲棒的電阻最大,丁棒的電阻最小   (C) 丙棒的電阻最大,乙棒的電阻最小   (D) 丙棒的電阻最大,丁棒的電阻最小。

範例解說

B

A R

L

 愈小 愈大 愈小 丁

甲 愈大

愈小 愈長

A

, A ,

R L

R L

 

 

2

2

5 . 0

0 1 3

2

5 . 4 0

3 5

5

R 三角形面積

 

010.5 2

10

R 正方形面積

R R R

R   

(7)

 歐姆定律

歐姆 Georg Simon Ohm 德國人 西元 1787 - 1854

(8)

 歐姆定律:

( 1 )電阻的操作型定義:

 關係式: 將導體兩端的 與 的比值,定為電阻。

 電阻單位: ,單位符號 。

 電阻電路符號:

電阻的操作型定義

電壓 電流

歐姆 Ω

一般電阻 可變電阻

1伏特安培 1 歐姆

1安培 1伏特 I

R V

I R

V

 電流 電阻 電壓

R I V

IR

V

(9)

可變電阻示意圖

 若滑鍵向右時:

電阻長度 增加 ,電阻 增加 。

A RL

L

L

R

(10)

 歐姆定律:

( 2 )歐姆定律:德國人 提出  內容:

在定溫下,金屬線導電時,導線的電阻為 。不隨電壓 或

電流改變而改變。

 符合此關係的導線,稱為 。  V-I 圖關係:圖形為通過原點的直線

 。比值= 。

歐姆定律

定值

電阻 歐姆式導體 歐姆

V1

I1 V2

I2

R

I V

I RV

V

I

 定值

n n

I V I

V I

R V ..

2 2 1

1

(11)

 歐姆定律:

( 2 )歐姆定律:

 非歐姆式導體:導線電阻非定值 ( V-I 圖非正比),

如: 。

歐姆定律

V1 V2

I1 I2

二極體

V

I

而漸小 增加 ,

隨 V

R

(12)

非歐姆式導體 二極體

(13)

 歐姆定律驗證實驗:

( 1 )實驗裝置及數據表:

歐姆定律驗證實驗

項 目

電池 數

伏特計 讀數

(V)

安培計 讀數 (mA)

計算 電阻

Ω

甲 電 阻

無 0 0

1 1.4 70

2 2.8 140

3 4.2 210

乙 電 阻

無 0 0

1 1.4 140

2 2.8 280

3 4.2 420

V I R

安培

0 1.4/0.07

0 20 2.8/0.14

4.2/0.21 0

1.4/0.14 2.8/0.28 4.2/0.42

20 20

0 10 10 10

圖(一)

I R V

(14)

 歐姆定律:

( 2 )結論:

 甲、乙電阻線之電阻均不隨電壓改變而改變  甲電阻 Ω ;乙電阻 Ω 。

 V-I 圖為正比  甲、乙屬於「歐姆式導體」

 愈接近 V 軸的直線,該導體電阻愈 。

歐姆定律驗證實驗

20 10

甲 20Ω

安培

1

20

乙 10Ω 大

(媒體: 1, 6’16” )

80

V

I I

R V

 10

R R

 10 ~ 20

n n

I V I

V I

RV   .. 

2 2 1

1

20 R

(15)

 電路中的 VIR 關

(16)

 電路中的 VIR 關係

: 。

( 1 )單一電路: V ; I ; R 。  V 關係: 。  I 關係: 。  R 關係: 。

單一電路

相等 相 等

相等

3V V 2A

V1 I

I

1

2A 3V R1

R 1.5Ω

1.5Ω

IR V

V1

V

I I1

R1

R

I

R V

(17)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )串聯電路: V ; I ; R 。  I 關係: 。

 V 關係: 。

 燈泡相同(電阻相同)時, V 等分。

 燈泡不相同(電阻不相同)時, V 按 關係可得 之

 串聯電路中,電阻愈大的元件者,其兩端電壓愈 。

串聯電路

相加

相等

【延伸學習】

串聯 I 相等 串聯

2

1 I

I I

 

2

1 V

V V

 

R V

R V

R I

V

(18)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )串聯電路: V ; I ; R 。

串聯電路

相加

相等

【延伸學習】

V 大, R 串聯 大

R V

R V R

V R R V

R

V R

 

 

2 1

2 2 2

1

1 1

2 1 V V

V  

2 1

2

1 : V R : R

V

(19)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )串聯電路: V ; I ; R 。

串聯電路

相加

相等

【延伸學習】

V 等, R 等

12V 12V 20V 4V

V 大, R 大

串聯

12 10 24

5

12 10 24

5

2 1

V V

4 6 24

1

20 6 24

5

2 1

V V

R

V

(20)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )串聯電路: V ; I ; R 。  R 關係: 。

 電路中串聯電阻愈多者,總電阻愈 。

串聯電路

相加

相等 相 加

【延伸學習】

2 1

2 1

2 2 1

1

2 1

R R

R

I I

I

R I

R I IR

V V

V

IR V

2

1 R

R R

 

(21)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )串聯電路: V ; I ; R 。  R 關係: 。

 電路中串聯電阻愈多者,總電阻愈 。

串聯電路

相加

相等 相 加

【延伸學習】

2

1 R

R R

 

I RV

(22)

 電路中的 VIR 關係

( 3 )並聯電路: V ; I ; R 。  V 關係: 。

 I 關係: 。

 燈泡相同(電阻相同)時, I 等分。

 燈泡不相同(電阻不相同)時, I 按 關係可得 之

 並聯電路中,電阻愈大的元件者,其兩端電流愈 。

並聯電路

相等

相加

【延伸學習】

並聯 V 相等

並聯

2

1 V

V V

 

2

1

I

I I  

R R I

V I 1 

I R1

(23)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )並聯電路: V ; I ; R 。

並聯電路

相等

相加

【延伸學習】

並聯 R 大, I 小

I  1 R

R I R

I R R I

R

I R

 

 

2 1

2 1 2

1

1 2

2 1 I I

I  

1 2

2

1 : I R : R

I

(24)

 電路中的 VIR 關係

( 3 )並聯電路: V ; I ; R 。

並聯電路

相等

相加

【延伸學習】

R 等, I 等

6A

R 大, I 小

並聯

6A

8A

4A

I  1 R

6 4 12

2 6 4 12

2

2

1 I

I 12 4

6 2

8 6 12

4

2

1 I

I

(25)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )並聯電路: V ; I ; R 。  R 關係: 。

 電路中並聯電阻愈多者,總電阻愈 。

並聯電路

相等

相加 倒 數

【延伸學習】

2 1

2 1

2 2 1

1

2 1

1 1

1

R R

R

V V

V

R V R

V R

V

I I

I

R IV

2 1

1 / /

1 /

1

R

R

R

(26)

 電路中的 VIR 關係

( 2 )並聯電路: V ; I ; R 。  R 關係: 。

 電路中並聯電阻愈多者,總電阻愈 。

並聯電路

相等

相加 倒 數

【延伸學習】

R

1.2Ω

2 1

1 / /

1 /

1

R

R

R

I

RV

2 . 5 1

6

6 5 6

3 6

2 1

2 1 3

1 1

R R R

(27)

範例解說

1. 完成下列表格: X = ; Y = ; Z = 。 10 200

I RV

10

5 . 0 X 5

I R V

Y mA

A I I

I R V

200

2 . 0

20 4 mA

A 1000 1 

(28)

範例解說

1. 完成下列表格: X = ; Y = ; Z = 。 10 200 30

I RV

V Z

I R V

30 Z

5 6

mA

A 1000 1 

(29)

範例解說

2. 如圖表示甲、乙、丙三個不同電阻之電壓 V 和電流 I 關係圖,若三電 阻之

材質及長度皆相同,則:

 甲、乙、丙電阻大小: 。  甲、乙、丙截面積大小: 。

假設 I 相等時

甲<乙<丙

近 V 軸, R 大

已知 L 相等時 甲>乙>丙

R I

V   VR

A RL

R  1 A

(30)

範例解說

2. 如圖表示甲、乙、丙三個不同電阻之電壓 V 和電流 I 關係圖,若三電 阻之

材質及長度皆相同,則:

 [ 延伸學習 ] :

 若將甲、丙二電阻串聯,其總電阻圖形會位於 區。

 若將甲、丙二電阻並聯,其總電阻圖形會位於 區。

近 V 軸, R 大

R 大

串聯, R 總 更 大

d

並聯, R 總 更 小

a

(31)

範例解說

3. 坤舜做電學實驗,將結果驗算後,確定甲、乙及丙三條粗細相同的鎳鉻

絲之電阻與其長度成正比。坤舜撰寫報告時,發現遺漏了 X 、 Y 兩個數 據,

如表所示,則: [ 會考類題 ]

 X = cm , Y = A 。

 甲電阻為 歐姆;乙電阻為 歐姆;丙電阻為 歐 姆。

5 1

A RL

L R

R R

L L

4 4

I RV

A Y

Y 5

4 5 6

. 1

4 . 6

  1

5 5 R

(32)

範例解說

3. 坤舜做電學實驗,將結果驗算後,確定甲、乙及丙三條粗細相同的鎳鉻

絲之電阻與其長度成正比。坤舜撰寫報告時,發現遺漏了 X 、 Y 兩個數 據,

如表所示,則: [ 會考類題 ]

 X = cm , Y = A 。

 甲電阻為 歐姆;乙電阻為 歐姆;丙電阻為 歐 姆。

1.25

4 8

24

1

cm X

L L

R R

24 2

2

A RL

L R

I RV

4

6 . 1

4 . 6 R

 8

2 16 R

(33)

範例解說

4. 如圖的電路,求出各電路元件的電壓、電流與電阻:

A 3

A 3 V

6

 3

V 3 1

A

3 8

24  1 

A 8

A

3 16

24  2 

A 6 1 V

16

V 16

V 16

 3

2 24

16

I

R V

3  2

1 1 2

1

1  

R

(34)

範例解說

5. 如圖的電路,求出各電路元件的電壓、電流與電阻:

A

2 2A

V

4 8V

 4

 6

V 10

V 10 A

10

A A 10

20

 0.5

 0.5

0 2

0 1

I

R V

1 1 1

1

1  

R

(35)

範例解說

5. 如圖的電路,求出各電路元件的電壓、電流與電阻:

A 4

A 4

V

 14

0.5 3.5

 4

V 6 V

6

V 6

A 2

A 8

 0.75

8 6

I

R V

1 1 3

1 1   或

R

 0.75

(36)

範例解說

6. 假設下列電路的燈泡都相同,今小華使用安培計分別測量了下列四個

A 、

B 、 C 、 D 電路,測量出通過電路上甲、乙、丙三個不同位置的電流,

華紀錄的實驗數據如下表甲、乙、丙、丁所示。則請配對甲、乙、丙、

數據表,分別為 A 、 B 、 C 、 D 哪個電路所測量?

數據(甲)

數據(丁)

I I

I II I I I I III

3 : 2 : 1

: :

I I I

2 : 1 : 1

: :

I I I

(37)

範例解說

6.  數據表 ,為電路( A )所測量;數據表 ,為電路( B )所測 量。

 數據表 ,為電路( C )所測量;數據表 ,為電路( D )所測 量。

數據(丙) 數據(乙)

丁 甲 丙

V 3

V 3

V 3 V

1 1V 1V

I V

R I

V

I I I

R R R

R R

A R

IA R1 A

IB R3

A

B I

I  3

(38)

範例解說

7.[ 延伸學習 ] 下列三個電路圖中使用的燈泡、電池皆完全相同,燈泡標記

代號甲~戊,則:

 甲~戊的燈泡中,其燈泡二端電壓大小順序?

 甲~戊的燈泡中,其流過燈泡的電流大小順序?

 甲~戊的燈泡中,燈泡的亮度順序? 。 電阻相同

電壓相同

甲=丁=戊>乙=丙 甲=丁=戊>乙=丙

燈同, V 或 I 大者,

甲=丁=戊>乙=丙

V V

V

V 2

V

2 V

V

V R

R R

R

R I

V R

I

V   

(39)

課程結束

參考文獻