甚麽是電阻??

概論
　　電能、電功率、電流及電壓等，皆是最重要的電之數量，除此之外，電阻也 不可忽視。一個電路或一套裝備，其本身的特性，諸如尺寸、形狀與材質等，會 影響其電流量。某些會阻礙電流的效應，可稱之為電阻（resistance）。

　　在物質中，電荷流動可能會遭遇到類似機械的摩擦力般的阻力。這種阻力是 起因於電子與晶格原子或雜質原子之間的碰撞，這種情況會使電能轉換成熱能。 任何電路或裝置，常因發熱而消耗電功率。電阻發熱而消耗電功率，並非一無是 處，需視其是否有用而定。有些電路就是利用電阻的特性來作功的，例如我們可 利用電熱器取得熱能；但是電晶體發熱則非吾人所需，就屬於能量的浪費了。

　　電阻可用來限制電流量，也可用來調整電壓，還有其他的一些功能，專門製 造用來作這些工作的器具稱為電阻器（resistor）。


電阻的定義
一電路欲阻止電流通過，同時使電能轉換為熱能之性質，謂之電阻。電阻以 表示，單位為歐姆或簡稱歐，以希臘字母Ω（omega）表示。導體內部有大量 的自由電子，當電壓施於導體的兩端時，會導致電流的產生，但此一電流不可能 無限制的增加，此乃因為當電荷流經某一材料時，必承受其電阻，此種阻力被消 耗轉變成為熱能了。


電阻的種類


(1)各種物質之電阻
各種物質均有大小不等的電阻值，因其電阻之不同，可分別歸屬於導體、絕緣 體、不良導體及半導體四種材料。

(2)絕緣電阻
絕緣體有阻止電流通過的特性，但若加上高電壓時，會有少許的漏電流流過絕 緣體的內部或表面。絕緣電阻是阻止漏電流通過的能力，阻值愈大愈好，通常 以百萬歐（MΩ）計。絕緣電阻會因材質劣化、表面附著之有機物、塵埃及水 滴等而減小。

(3)電解液電阻
將蒸餾水加入容器內，直流電源接上時，幾乎沒有電流流通。但若在蒸餾水中 加入少許食鹽的話，就有電流了。食鹽濃度愈高則電流量愈大，溶液中之食鹽 （NaCl）因電離而分解成鈉離子（Na+）及氯離子（Cl-）。類此狀態之溶滌稱 為電解液，如食鹽能分解成離子者稱為電解質。量度電解液之電阻時，必須使 用交流電源以防止極化作用之影響。

(4)接地電阻
將銅板埋入大地內（接地），加上電壓後，電流如箭頭方向流動。如此意謂地 球是一個大導體，銅板與大地間之電阻稱為接地電阻，其阻質與土質、水分與 含電解質的程度有關。

(5)接觸電阻
電路之開關使電流通斷，開關的刀片（A）與夾片（B）若無完全密接時即有接 觸電阻存在。接觸電阻大時，電流不易流通，接觸部分容易發熱而引起故障。
圖示電阻的種類

歐姆定律

歐姆（Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家）於1826年作的實驗，確定 了電阻、電壓及電流的關係，此即歐姆定律：


依穩定電流而言，電路中電流的大小與加於該電路之電動勢成正比，而與該 電路的總電阻成反比。
即

I = V / R
其中V 代表電壓降或端電壓，單位為伏特。

R代表被量度部份的電阻，單位為歐姆。

由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：


「一伏特電壓產生一安培電流的電阻為一歐姆。」

電阻 是物質中阻礙電荷流動的物理量, 亦即電阻值，單位為「歐姆」(Ω，Ohm)。
電阻的定義是電壓與電流相除的結果，即


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/f/6/c/f6cda470e0dda83a09efbbbc84c9ee66.png

當中 R 為電阻 (以歐姆計算)、V 為電壓 (以伏特計算) 而 I 為電流 (以安培計算)。
[編輯] 電阻率
電阻率(resistivity) 是指單位長度、單位截面的某種物質的電阻，常用單位為「歐姆·厘米」，其倒數為電導率。
電阻率較低的物質被稱為導體，常見導體主要為金屬，而自然界中導電性最佳的是銀。其他不易導電的物質如玻璃、橡膠等，電阻率較高，一般稱為絕緣體。介於導體和絕緣體之間的物質 (如矽) 則稱半導體。
電阻率的科學符號為 ρ 。
已知物體的電阻，可由電阻率ρ、長度 l 與截面面積 A 計算：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/3/d/6/3d607184d075948077291a7ab445e095.png

在上式中，

電阻 R 單位為歐姆
長度 l 單位為厘米
截面面積 A 單位為平方厘米
電阻率 ρ 單位為歐姆·厘米

[編輯] 電阻的產生

[編輯] 金屬
金屬由一群依一定規則排列原子構成，每顆原子均有一層 (或多層) 由電子組成的外売。這些在外売的電子能脫離原子核的吸引力而到處流動，是金屬能導電的主要原因。當金屬兩端產生電勢差 (即電壓) 時，電子因電場的影晌而作規則的流動，是為電流。在現實中，物質的原子排列不可能為完全規則，因此電子在流動途中會被不按規則排列的原子打散，是為電阻的來源。

高溫加速電子運動，增加電子被打散的機會，故熱的物體電阻較高。
橫切面面積大的金屬有較多空間予電子流動，故電阻較小。
電子橫過較長的金屬時一般會發生較多的碰撞，故長的金屬電阻較大。

[編輯] 半導體與絕緣體

[編輯] 能量帶理論
根據量子力學，電子的能量不會維持在某個定值，但會停留在某個等級 (電子的能量值不能在不屬於任何等級的範圍內)。這些能量值等級至少可分為兩組，一組稱為傳導帶，另一組稱價能帶。傳導帶的能量等級通常要高一些，而能量值在傳導帶的電子能在電場中自由流動。
在絕緣體和半導體中，原子之間相互影晌，使傳導帶和價能帶之間出現了一個禁制帶，即電子無法擁有的能量值地帶。在這些物質中導電需要較大的能量，以協助電子自價能帶躍升至傳導帶。因此，即使對這些物質施加大的電壓，產生的電流仍較導電體為小。

[編輯] 半導體
另外，半導體的電阻性質可以調校。如微量的砷或硼被加到半導體中，會產生額外的電子或「洞」 (缺少電子的地方)，兩者均可以在半導體中流動。這種經過摻雜的半導體是二極體、三極體等電子配件的重要原料。

[編輯] 離子液體 (電解質)
在電解質中，電流是由帶電的離子的流動産生，因此液體的電阻很受鹽的濃度所影晌。譬如蒸餾水是絕緣體，但鹽水就是很好的導電體。
在生物體內的膜，離子鹽負責電流的傳送。膜中的小孔道會選擇什麼的離子可以通過。這直接決定膜的電阻值。



[編輯] 微分電阻
如電阻跟隨電壓及電流變動，則可定義微分電阻為：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/f/9/6/f961b5bc23e1f0a097651cdb982d3b56.png

微分電阻的單位仍為歐姆，惟微分電阻值與基本的電阻值並不一致。微分電阻值有可能因有關儀器的特性而出現負值，稱為負電阻。然而，基本電阻 (即電壓與電流的商) 永遠為正值。



[編輯] 溫度對電阻的影響
溫度對不同物質的電阻值均有不同的影晌。

[編輯] 導電體
在接近室溫的溫度，良導體的電阻值, 通常與溫度成正比：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/7/c/1/7c1259e655280ded03db0dc32eb9d805.png

上式中的 a 稱為電阻的溫度係數。

[編輯] 半導體
未經摻雜的半導體的電阻隨溫度而下降，兩者成幾何關係：


圖片參考：http://upload.wikimedia.org/math/3/7/3/373b15c0aff16ea638c969833c4623eb.png

有摻雜的半導體變化較為複雜。當溫度從絕對零度上升，半導體的電阻先是減少，到了絕大部份的帶電粒子 (電子或電洞/電洞) 離開了它們的載體後，電阻會因帶電粒子的活動力下降而隨溫度稍為上升。當溫度升得更高，半導體會產生新的載體 (和未經摻雜的半導體一樣) ，原有的載體 (因滲雜而產生者) 重要性下降，於是電阻會再度下降。

[編輯] 絕緣體和電解質
絕緣體和電解質的電阻與溫度的關係一般不成比例，而且不同物質有不同的變化，故不在此列出概括性的算式。

[編輯] 參看

歐姆定律
電阻器
超導