在物理學的廣闊世界中，電阻（Resistance）是一個無所不在的基礎概念。它描述了導體對電流的電流阻礙作用大小，是構成所有電路的基本電子元件之一。無論是控制LED的亮度、為精密感測器分壓，還是在高頻電路中進行阻抗匹配，我們都離不開對電阻的精確運用與其功能。要掌握電阻，首先必須徹底理解其計量單位。
本文將深入探討電阻的核心電阻單位「歐姆（Ohm）」，介紹其定義、常用的單位換算、與物理特性的關係，以及在實際電子元件上的表示方法，為讀者建立一個完整而清晰的知識體系。
電阻的基本單位：歐姆（Ω）
電阻的標準單位是「歐姆（Ohm）」，其符號為希臘字母「Ω」（omega）。這個單位的命名是為了紀念德國物理學家格奧爾格·西蒙·歐姆（Georg Simon Ohm），他於19世紀初在其發表的文獻中，發現了電壓、電流與電阻之間的確定關係，即著名的「歐姆定律」。
歐姆的定義
歐姆的定義與歐姆定律緊密相連。其最直觀的定義是：
當一個導體兩端（端點）的電位差為 1 伏特（Volt, V），且該導體中流過的電流正好為 1 安培（Ampere, A）時，此導體的電阻值即為 1 歐姆（Ω）。
這個關係可以用數學公式表示為：
R = V/I$
其中：
-
電阻R 代表電阻，單位為歐姆（Ω）
-
V（或 E） 代表電壓或電位差，單位為伏特（V）
-
I 代表電流，單位為安培（A）
在物理學中，歐姆定律是基礎定律之一，公式中的 R、V 與 I 三種電量的關係至關重要。在國際單位制（SI）中，歐姆是一個導出單位，其基本單位組合為 kg ·m^2 ·s^-3 ·A^-2。
此外，電阻的倒數是「電導（Conductance）」，用符號 G 表示，它衡量物體傳導電流的能力。電導的單位是「西門子（Siemens, S）」，其關係為 G = 1/R。
單位換算與常用字首
在實際的電子電路中，電阻器的電阻值範圍極廣，可能小至毫歐姆級別，也可能高達數十億歐姆。為了方便表示和讀寫，我們通常會使用國際單位制的標準字首（Prefixes）。
最常見的電阻單位換算如下表所示：
|
字首名稱 |
符號 |
代表數值 |
換算關係 |
|---|---|---|---|
|
兆歐姆 |
MΩ |
10^6 |
1 MΩ = 1,000 kΩ = 1,000,000 Ω |
|
千歐姆 |
kΩ |
10^3 |
1 kΩ = 1,000 Ω |
|
歐姆 |
Ω |
10^0 |
(基本單位) |
|
毫歐姆 |
mΩ |
10^-3 |
1 Ω = 1,000 mΩ |
實際範例：
-
一個阻值為 5,600 Ω 的電阻，通常會被記為 5.6 kΩ。
-
一個阻值為 3,300,000 Ω 的電阻，則記為 3.3 MΩ。
-
在測量電流用的「分流電阻」中，常會見到如 10 mΩ（0.01 Ω）的低電阻值。
物理性質與電阻單位
一個導體的電阻值並非憑空而來，其來源是由其自身的物理性質決定的。對於一個形狀均勻的導體，其電阻值可由以下公式計算得出：
R = ρL/A$
其中：
-
R 是電阻（Ω）。
-
ρ (rho) 是電阻率（Resistivity），其來源為材料本身的特性，作為比例係數，單位是歐姆-米（Ω·m）。電阻率越低，代表材料越容易導電。自由電子在物體內的流動受電阻率影響。
-
L 是導體的長度（m）。長度越長，電子需要通過的路徑就越遠，遇到的阻礙作用越多，因此電阻越大。
-
A 是導體的截面積（m²）。截面積越大，相當於電子流動的「通道」越寬，電流越容易通過，因此電阻越小。
不同材料的電阻率差異巨大，這也解釋了為何有些物質是導體，而有些是絕緣體。溫度也是影響導體的電阻的關鍵因素，此關係由電阻溫度係數描述。某些材料在極低溫度下會出現超導現象，其電阻值會變為零。
|
材料名稱 |
符號 |
電阻率 (ρ) 在 20°C (μΩ·cm) |
電阻溫度係數 (T.C.R.) (10⁻⁶/K) |
|---|---|---|---|
|
銀 (Silver) |
Ag |
1.62 |
4,100 |
|
銅 (Copper) |
Cu |
1.72 |
4,300 |
|
金 (Gold) |
Au |
2.4 |
4,000 |
|
鋁 (Aluminum) |
Al |
2.82 |
4,300 |
|
鐵 (Iron) |
Fe |
9.8 |
6,600 |
|
白金 (Platinum) |
Pt |
10.6 |
3,900 |
|
鎳鉻合金 (Nichrome) |
Ni-Cr |
108 |
100 |
|
碳 (Carbon) |
C |
3500 |
-500 |
從上表可見，銀和銅是極佳的導體，其電阻率非常低，導電性能優異。而鎳鉻合金的電阻率較高且穩定，因此常用於製作電熱絲或精密電阻器。
相關單位：功率的瓦特（W）
討論電阻時，絕對不能忽略另一個至關重要的單位——瓦特（Watt, W）。瓦特是功率的單位，它描述了電量轉換或使用的速率。
當電流流動經過電阻器時，電能會因電子的碰撞而轉化為熱能，這個過程消耗的功率可以用以下公式計算：
P = V · I$
結合歐姆定律，我們可以推導出另外兩種常用的形式：
P = I^2 · R$
P = V^2/R$
為何功率很重要？
每個實體電阻器都有一個額定功率（Rated Power），單位同樣是瓦特（W）。這個數值代表該電阻器在正常工作環境下能夠安全散熱的最大功率。如果電路中電阻的實際功耗超過其額定功率，電阻會因過熱而損壞、燒毀，甚至引發電路故障或火災。
因此，在選擇電阻器時，不僅要考慮其阻值（歐姆），還必須計算其在電路中的功耗（瓦特），並選用額定功率足夠的型號。出於安全和穩定性考量，工程師通常會選用額定功率為實際功耗兩倍或以上的電阻器。
實際元件上的單位表示法
在電路板上，我們看到的電子元件體積微小，無法直接印上完整的電阻值和單位。因此，業界發展出多種標準化的標示方法。
1. 色碼標示（Color Code）
傳統的插件式電阻器（引線電阻）通常使用色環來表示其電阻值、倍率和誤差。例如，一個電阻上有「棕、黑、紅、金」四個色環，其代表的意義是：
-
棕：1
-
黑：0
-
紅：10^2 (乘數)
-
金：±5% (誤差)
其電阻值為 10 ×10^2 = 1000 Ω，即 1 kΩ，誤差為 ±5%。在更精密的五環電阻中，紫色(B)可用於表示±0.1%的誤差。
2. 晶片電阻（SMD Resistor）數字標示
表面貼裝（SMD）的晶片電阻由於體積更小，通常採用三位或四位數字代碼。
-
三位數碼： 前兩位為有效數字，第三位為 10 的次方數。
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103 → 10 ×10^3 Ω = 10,000 Ω = 10 kΩ
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472 → 47 ×10^2 Ω = 4,700 Ω = 4.7 kΩ
-
220 → 22 ×10^0 Ω = 22 Ω
-
-
四位數碼： 多用於精密電阻，前三位為有效數字，第四位為 10 的次方數。
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1501 → 150 ×10^1 Ω = 1,500 Ω = 1.5 kΩ
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4992 → 499 ×10^2 Ω = 49,900 Ω = 49.9 kΩ
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帶有「R」的標示： 對於小於 100 Ω 的阻值，常用字母「R」來表示小數點位置。
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R22 → 0.22 Ω
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4R7 → 4.7 Ω
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0R0 或 0 → 0 Ω (零歐姆電阻，常用作跳線)
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常見問題 (FAQ)
Q1: 電阻單位「歐姆」的名稱由來是什麼？
A1: 「歐姆」的來源是為了紀念19世紀的德國物理學家格奧爾格·西蒙·歐姆（Georg Simon Ohm）。他透過嚴謹的實驗，首次確立了電路中電壓、電流與電阻之間的精確數學關係，即歐姆定律，為電學的發展奠定了重要基礎。
Q2: 電阻跟電導有什麼關係？它們的單位是什麼？
A2: 電阻和電導是互為倒數的物理量。電阻（R）表示對電流的阻礙能力，單位是歐姆（Ω）；而電導（G）表示電流通過的性能，單位是西門子（S）。它們的關係是 G = 1/R。一個高電阻的物體必然具有低電導，反之亦然。
Q3: 為什麼電阻器有「額定功率 (W)」這個規格？這跟歐姆 (Ω) 有什麼不同？
A3: 歐姆（Ω）是電阻值的單位，衡量的是其「阻礙電流」的屬性。而瓦特（W）是功率的單位，衡量的是該電阻器能安全散發多少「熱量」的能力。當電流流動經過電阻時會產生熱，如果產生的熱量超過電阻的散熱能力（即額定功率），電阻器就會損壞。因此，歐姆決定了電路的功能與特性，而瓦特決定了元件能否在該電路中因其阻礙作用產生熱量後還能安全存活。
Q4: 如何讀取晶片電阻上的數字來判斷其歐姆值？
A4: 主要看數字代碼。以常見的三位數碼為例，如「223」，前兩位「22」是有效數字，第三位「3」是10的次方。所以，其電阻值為 22 ×10^3 Ω，也就是 22,000 Ω 或 22 kΩ。如果數字中包含「R」，則「R」代表小數點，例如「5R6」就代表 5.6 Ω。
總結
電阻單位「歐姆（Ω）」是電子學與物理學的基石，它不僅定義了電流流動的阻礙作用程度，更透過歐姆定律這個基礎定律將電路的三大基本量——電壓、電流、電阻緊密地聯繫在一起。從宏觀的單位換算（MΩ, kΩ）到微觀的物理成因（電阻率），再到實際元件的功率規格（W）和編碼標示，對電阻單位的全面理解是每一位電子愛好者與工程師的必備技能。掌握了這些知識，才能在設計和分析電路時得心應手，確保電路的穩定、高效與安全。
