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
電阻
Resistance
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
大
R
低 電子
短
低溫 粗 短
較 亮 較
亮
較 亮
電阻的成因
較 亮
L R
R 1 A
R
小R
小R
大R
大 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
短
L L
長
A 大 A 小R
大R
小R
小R
大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
22
5 . 0
0 1 3
2
5 . 4 0
3 5
5
R乙 三角形面積
010.5 210
R丙 正方形面積
丁 丙
乙
甲 R R R
R
歐姆定律
歐姆 Georg Simon Ohm 德國人 西元 1787 - 1854
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
可變電阻示意圖
若滑鍵向右時:
電阻長度 增加 ,電阻 增加 。
A R L
L
L
R
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 R V
V
I
定值
n n
I V I
V I
R V ..
2 2 1
1
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非歐姆式導體 二極體
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
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
R V ..
2 2 1
1
20 R
電路中的 VIR 關
係
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 I1R1
R
IR V
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
大
【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
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
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
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】
大
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
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】
大
3Ω 1Ω
4Ω
2
1 R
R R
I R V
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
小
【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
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
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
6AR 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
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】
小
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 I V
2 1
1 / /
1 /
1
R
R
R 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】
小
2Ω
3Ω R
1.2Ω
2 1
1 / /
1 /
1
R
R
RI
R V
2 . 5 1
6
6 5 6
3 6
2 1
2 1 3
1 1
R R R
範例解說
1. 完成下列表格: X = ; Y = ; Z = 。 10 200
I R V
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
範例解說
1. 完成下列表格: X = ; Y = ; Z = 。 10 200 30
I R V
V Z
I R V
30 Z
5 6
mA
A 1000 1
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 V R
A R L
R 1 A
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
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 R L
L R
甲 乙
甲 乙
R R
L L
4 4
I R V
A Y
Y 5
4 5 6
. 1
4 . 6
1
5 5 R甲
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
乙 丙
乙 丙
A R L
L R
I R V
4
6 . 1
4 . 6 R乙
8
2 16 R丙
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
IR V
3 2
1 1 2
1
1
或
R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
IR V
1 1 1
1
1
或
R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
IR V
1 1 3
1 1 或
R 0.75
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,
小
華紀錄的實驗數據如下表甲、乙、丙、丁所示。則請配對甲、乙、丙、
丁
數據表,分別為 A 、 B 、 C 、 D 哪個電路所測量?
數據(甲)
數據(丁)
丙 乙
甲 I I
I I丙>I甲 I乙 I甲 I乙 I丙 I丙>I乙>I甲
3 : 2 : 1
: :
丙 乙
甲 I I I
2 : 1 : 1
: :
丙 乙
甲 I I I
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
乙
V 3
V 3
V 3 V
1 1V 1V
I V
R I
V
丙 乙
甲 I I I
R R R
R R
A R
IA R1 A
IB R3
A
B I
I 3
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,
亮
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