Voltmetertur: spænding mellem to punkter

Et pædagogisk simuleringsspil. En strømkreds bliver et landskab: batterier er bakker op, modstande og pærer bakker ned, og ledninger forbliver flade. Sæt den røde og den sorte probe på to punkter, og forudsig, hvad voltmeteret viser.

SpændingAt bruge et voltmeter

VOLTMETERTUR

Proberne forkert vej

Klar
Slå JavaScript til for at gå med proberne rundt i kredsen. Instruktionerne og det løste eksempel kan stadig læses.
Strøm IElektroner (−), den modsatte vejRød probe; den sorte probe er mørkDin forudsigelse
At aflæse et voltmeterV = V_red − V_black

Tid

0.00 s

t

Voltmeterets måling

— V

V_red − V_black

Potential ved den røde probe

— V

V_red

Potential ved den sorte probe

— V

V_black

Strøm

— A

I

Forudsig, før du starter

Skriv din forudsigelse for at gøre forsøget klar. Start er slået fra, indtil der er et svar.

Forudsig, hvad voltmeteret viser.

Missionspoint—

Hvert svar skal være inden for 2 % (inden for 0,05 V for en måling på 0): 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 Voltmetertur

  1. Vælg en test, og læs på kortet, hvordan kredsen er, og hvor proberne skal sidde.
  2. Følg potentialet rundt i kredsen: op gennem batterier, I·R ned gennem modstande, fladt langs ledninger.
  3. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start. Proberne går hen til deres punkter, og måleren viser rød minus sort.
  4. Sammenlign målingen og landskabet med din orange forudsigelse.

Spænding er mellem to punkter

Hvert punkt i en strømkreds har et potential, og en spænding er altid forskellen mellem to af dem. Derfor har et voltmeter to prober: det viser potentialet ved den røde probe minus potentialet ved den sorte, V = V_red − V_black, så det at bytte proberne vender fortegnet. At gå rundt i en kreds er som at gå i et landskab: et batteri er en bakke, der løfter dig med dets spænding, hver modstand eller pære er en bakke ned med I·R, og en ledning er fladt terræn, fordi den ingen modstand har. Uanset hvordan du går, kommer du tilbage, hvor du startede, så op- og nedture udligner hinanden. En åben afbryder stopper strømmen; uden strøm falder intet over pæren, så hele batteriets spænding ligger over bruddet. Batterier forbundet plus mod plus skubber mod hinanden, og det mindste tager sin spænding væk fra det største.

En afgrænset læringsmodel

Batterier, ledninger og voltmeteret er ideelle: batterierne holder deres spænding ved enhver strøm, ledningerne har ingen modstand, og måleren tager ingen strøm, så målingen ændrer intet. Modstandene og pæren er faste modstande, og strømmen er straks konstant. Potentialet er 0 V ved batteriets minuspol; det stiger i hvert batteri, falder med I·R i hver modstand, og en åben afbryder tager det, der er tilbage. Proberne går hen til deres punkter i løbet af 2 s, og måleren viser, så snart begge rører. Elektronprikkerne bevæger sig med en fart, der følger strømmen, ikke med den virkelige driftshastighed. Svar inden for 2 % er rigtige; en måling på 0 skal være inden for 0,05 V.

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