因為親自去電子材料行買電阻才發現~原來電阻是有分瓦數的，跟我一樣不知道的理化老師應該不少。

注意到瓦數問題，使我重新檢視在第五冊4-4的實驗中，電阻的熱功率問題。(雖然~理論上第六冊1-1才會講到電流熱效應)，產生了這些想法與計算。

將適合國中程度的內容寫出來，讓老師們參考。老實說，學化學的我在買電阻之前根本沒想過這些問題。

這篇討論三個問題：

1. 買的電阻是75歐姆、200歐姆、300歐姆，「配合3伏特的電壓，1/4W的電阻OK嗎？」
2. 課本實驗照片所使用的電阻，在指定的電路上是否超出功率上限？若是，則要建議教科書編輯更改，或加註在教師手冊中。
3. 如果經費有限，是要幫100歐姆的電阻買高瓦數的規格？還是幫10歐姆的小電阻買高瓦數的呢？

基本概念：瓦(瓦特)是功率的單位，縮寫為 P。電流熱效應公式為： P = I * V，電流：I、電壓：V。又因為電阻 (R=V/I ) ，所以熱功率又可推導成

P = V² / R = I² * R

• 電流流過電阻(R)會產生電功率(P)，電流(I)越高其功率也越高(公式 P=I² * R)，當電功率( P單位: 瓦特W)高過電阻的負荷就會燒毀電阻(通常會先發熱然後冒煙最後燒毀)。
• 相同電阻值 R 的電阻，發熱功率會和電壓 V 的平方成正比。電壓越大，發熱也越高。若是發熱量太高，電阻就可能會燒毀。

第一題：買的電阻是1/4W，其電阻值分別是75歐姆、200歐姆、300歐姆，在使用二顆電池3伏特的情況下，是否合適？

正在教電流熱效應，電阻在通路中也是會發熱，1/4W指它的上限，一旦超過就有可能使電阻燒毀！

為了配合學生操作考而購買三種電阻值，我買的電阻是1/4w的，其電阻值大小分別是75歐姆、200歐姆、300歐姆，二顆電池是3V。

根據P=V²/R，

• 當R是75歐姆時，P=0.12w。
• 當R是300歐姆時，P=0.03w。

皆小於1/4W。所以OK！

反過來可以再反問學生：

1. 75歐姆的1/4W電阻可以適用多少電壓？
2. 若是我們只有1/4W的10歐姆電阻，則使用的電壓最多不能超過多少？ 

以上二題，只要會代公式，也不難。

第二題：課本實驗或附圖照片所使用的電阻，在指定的電路上是否超出功率上限？

學校用的是10歐姆，1/4w的電阻，我們之前用2顆電池，是否安全？同樣用P=V²/R來計算。 P=0.9 W 。過頭這麼多！

那一顆電池呢？V=1.5，R=10，代入。P=0.225 <1/4，一顆電池就接近了！

若是用到二顆電池，電阻的功率就已經是0.9w，難怪會燒壞。四顆電池以上就不太好了。

學校好多顆小電阻(1/4W碳膜電阻)都變黑了。後來買的電阻是2W，勉強。

順便檢視課本實驗，剛好手邊只有N版~(真不好意思啊！我不是要踢館~)

相片中的電阻看來是1/4W，5歐姆，3V，I=0.6A，P=IV=0.6*3=1.8，其實已經超過電阻瓦數好多倍！不適合。

看來並沒有注意到電阻功率的問題。以我來說，教書這麼久~也是最近去買電阻才發現原來電阻是有功率限制的。手邊沒有其他家的版本，通常學校選購電阻會以課本照片為參考，以這張圖來說，如果是用2W的電阻來做課本圖照，應該比較不會有爭議。

但是，實際實驗呢？課本實驗逐漸增加電池數，順便觀察歐姆定律。

這個實驗電池最多用四顆(6V)。如果電阻大還好，電阻小、電流大，就會過熱。
上面的數據有一半幾乎都超過1/4W。而且非常多倍！

類題：什麼樣的電阻才合適課本的實驗設計呢？

又做了功課，電路設計中除了選定電阻數值之外，還必須了解所使用的電阻是否能夠承受使用時的功率。1/8W，1/4W，1/2W，1W等等都代表著這顆電阻最多可承受多少瓦。只要挑選所電阻的瓦特數規格比算出來的值大就可以了，通常會建議選1.5倍以上。

• 如果是配合這個實驗，電阻5歐姆，電壓6V，電流1.2A，則電阻的P=IV=1.2*6=7.2W ，7.2*1.5=10.8 也就是說，至少要有10W的瓦數。使用水泥電阻較佳。
• 如果是堅持用1/4W的這種電阻，那麼從P=V2/R來看，在四顆電池的使用下，如果要讓1/4w的電阻能夠安全使用，那麼電阻要比144歐姆大。只是，電流就會比較小了。如果是150歐姆，電流0.04A，40mA，安培計還測得到。

通常學校選購電阻會以課本照片為參考，建議教科書編輯作者參考與注意：

• 若不改變電阻，仍是要用1/4W的這種，調整電阻值為150歐姆以上。或是使用2W，而其電阻要大於18歐姆。這種電阻優點是有色線可以參考。(但是，色碼的概念是否為國中生所需要學習？)
• 或者，改用10W以上的水泥電阻。(只是~上頭有標示~就破了梗了。原本應該是希望讓學生自己算出電阻值，與討論V與I的關係。)

如果顧慮色線標示，也許考慮用2W的金屬氧化膜電組可能最合適，而實驗的電阻值也要設計一下。千萬不要自打嘴，惹人爭議。

第三題：如果經費有限，是要幫100歐姆以上的電阻買高瓦數的規格？還是幫10歐姆(或5歐姆)的小電阻買高瓦數的呢？

相同電壓下，小電阻流過的電流大，它的功率較大，容易燒毀。因此，小電阻比大電阻更需要高瓦數。

學校目前100歐姆電阻買到水泥電阻(10W)，而10歐姆的電阻僅1/4W(多焦黑)、2W，在使用上肯定是有可能危險。

寫完文章有空，會去多買瓦數高一點的電阻來替換。電阻很便宜不必請購~ 請購還會買錯。太麻煩了。

2016-01-15