香港計算器

電阻計算器

輸入電壓電流或電阻率長度截面積,求電阻與功率。V=10V、I=2A → R=5Ω、P=20W。

輸入資料

電壓 V(V)。香港市電 220;電池 1.5;鉛酸 12。
V
電流 I(A)。LED 0.02;電熱器 10;汽車啟動 200。
A
電阻率 ρ(Ω·m)。銅 1.68e-8;銀 1.59e-8;鋁 2.65e-8;碳 3.5e-5。
Ω·m
導線長度 L(m)。
m
截面積 A(m²)。1mm²=1e-6;AWG 18=0.823mm²;AWG 12=3.31mm²。

計算結果

5Ω
20W

重點速覽:電阻 R 是物體對電流的阻礙、單位歐姆(Ω)。歐姆定律 V=IR(V 電壓、I 電流)。電阻率 R=ρL/A(ρ 電阻率、L 長度、A 截面積)。功率 P=V·I=I²R=V²/R。性質:(1) 金屬電阻隨溫度上升;(2) 半導體電阻隨溫度下降;(3) 超導體低溫零電阻。應用:(1) 電路設計(限流、分壓);(2) 電熱器(熱水器、烤箱);(3) 保險絲(過流保護);(4) 應變計(力學感測);(5) 熱敏電阻(溫度感測)。

計算公式

歐姆定律:V = I·R

電阻率:R = ρ·L/A

功率:P = V·I = I²·R = V²/R

電導:G = 1/R

$$V = I R, \quad R = \frac{\rho L}{A}, \quad P = VI = I^2 R = \frac{V^2}{R}$$

使用說明

  1. 輸入電壓 V 與電流 I(用歐姆定律)。
  2. 或輸入電阻率 ρ、長度 L、截面積 A(用電阻率)。
  3. 系統求電阻 R 與功率 P。

導體電阻率示例(20°C)

導體電阻率示例(20°C)
材料ρ (Ω·m)用途
1.59e-8高級導線
1.68e-8家用導線
2.44e-8接觸點
2.65e-8高壓線
5.6e-8燈絲
3.5e-5電阻器

20°C 電阻率。銀最低、銅次之。導體 < 10⁻⁶、半導體 10⁻⁵~10⁴、絕緣體 > 10⁸。

理財情境案例

家用電路與保險絲

香港家用:220V RMS、13A 插座。1000W 電熱水器:I=P/V=4.5A。2mm² 銅線安全載流 15A。

保險絲:過流熔斷保護電路。13A 插頭保險絲。選擇依負載電流、超額即熔斷。

斷路器:MCB 16A、20A、32A。比保險絲可重複使用。香港住宅配電箱標準。

電熱與溫度感測

電熱器:P=V²/R、熱水器 3000W、烤箱 2000W。R=V²/P=220²/3000=16.1Ω。鎢絲燈 100W R=484Ω。

熱敏電阻:NTC 溫度上升電阻下降。電子溫度計、汽車水溫。香港冷氣溫控。

應變計:受力電阻微變。電子秤、橋樑監測、飛機應力。惠斯通電橋測微電阻。

常見問題

歐姆定律何時適用?

歐姆定律適用歐姆元件(金屬、電解質)。V=IR 線性關係。非歐姆元件(二極體、電晶體)V-I 非線性。氣體放電(霓虹燈)非歐姆。大多數金屬在正常溫度範圍服從歐姆定律。

為什麼銅是家用導線首選?

銅電阻率 1.68e-8 Ω·m、僅次於銀(1.59e-8)。銀昂貴、銅性價比高。鋁便宜但電阻率 2.65e-8、較大、且接觸氧化易故障。銅機械強度好、易加工、抗腐蝕。家用 1.5/2.5/4mm² 銅線。

為什麼電阻隨溫度變化?

金屬:溫度上升原子振動加劇、電子散射增加、電阻上升(正溫度係數)。半導體:溫度上升載流子增加、電阻下降(負溫度係數)。超導體:低於臨界溫度零電阻。

AWG 線規如何換算?

AWG 18 截面 0.823mm²、載流 14A。AWG 12 截面 3.31mm²、載流 25A。AWG 數字越小線越粗。AWG 0=107mm²、載流 150A。香港用 mm² 規格:1.5/2.5/4/6/10mm²。

保險絲與斷路器有何不同?

保險絲過流熔斷、單次使用。斷路器(MCB)過流跳脫、可重複使用。保險絲反應快(毫秒)、保護精密電路。斷路器方便但反應稍慢。香港住宅用 MCB、英式 BS 13A 插頭內含保險絲。

相關工具

參考資料

內容審核:香港計算器科學團隊。歐姆定律 V=IR、電阻率 R=ρL/A。家用電路、電熱、保險絲應用。