Materialetester: ledere og isolatorer

Et pædagogisk simulationsspil. Sæt en prøve i et kredsløb, og forudsig strømmen gennem nikrom og glas, længden af en varmetråd, det aluminium, der svarer til et kobberkabel, og modstanden i en blyantsmine.

LedereResistivitet

MATERIALETESTER

En nikromtråd

Klar
Slå JavaScript til for at slutte kontakten. Vejledningen og eksemplet kan stadig læses.
Strøm I, fra + til −Elektroner, den modsatte vejDin forudsigelseLedninger, klemmer og skala
ModstandR = ρ·L ÷ A, I = V ÷ R

Tid

0.00 s

t

Batteri

— V

V

Prøvens modstand

— Ω

R = ρ·L ÷ A

Strøm

— A

I = V ÷ R

Resistivitet

— Ω·m

ρ

Forudsig, før du starter

Skriv dit bud for at gøre klar. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig, hvad måleren viser.

Missionspoint—

Hvert svar skal være inden for 2 %: hvert giver 100 point. Rigtigt i første forsøg giver 50 ekstra. Et forsøg tæller, så snart det starter.

✓ Rigtigt svar① I første forsøg

Sådan spiller du Materialetester

  1. Vælg en test, og aflæs prøvens mål på kortet og dens resistivitet i spørgsmålet.
  2. Brug R = ρ·L ÷ A med L i m og A i m² (1 mm² = 10⁻⁶ m²), og I = V ÷ R.
  3. Skriv dit bud, og tryk Start. Kontakten sluttes efter et halvt sekund.
  4. Aflæs amperemeteret, og se, hvor dit svar lander på resistivitetsstigen.

Ledere, isolatorer og resistivitet

Om et stof leder, afhænger af, hvor frit dets elektroner kan bevæge sig. Resistiviteten ρ måler, hvor svært det er at sende en strøm gennem en terning på 1 m af stoffet. Metaller har frie elektroner og bittesmå værdier, omkring 10⁻⁸ Ω·m for kobber; glas og gummi holder på deres elektroner og når 10¹² Ω·m eller mere. Ingen anden hverdagsegenskab spænder over så mange tierpotenser, og derfor opfører ledere og isolatorer sig så forskelligt. Modstanden i et bestemt stykke afhænger også af formen: R = ρ·L ÷ A, så en lang, tynd tråd har mere modstand end en kort, tyk. Nikrom, med en resistivitet omkring 65 gange kobbers, bruges i varmelegemer; kobber og aluminium fører strøm med så lidt tab som muligt; og grafit, midt imellem, findes i blyantsminer og i kulbørsterne i elmotorer.

En afgrænset læringsmodel

Batteri, ledninger, klemmer, kontakt og amperemeter er ideelle, så prøven er den eneste modstand; den bliver ikke varm, så dens resistivitet er den samme. Strømmen er konstant, fra kontakten sluttes ved 0,5 s; forsøget varer 3 s. Resistiviteterne er typiske værdier: glas går fra 10¹⁰ til 10¹⁴ Ω·m, gummi er endnu højere, og grafit afhænger af minen. Elektronprikkerne bevæger sig med en visningsfart, der følger logaritmen af strømmen, ikke deres virkelige driftfart. Svar inden for 2 % er rigtige.

Når du skifter sprog, bevares forsøget, forudsigelsen, forsøgene og forløbet.