Come giocare a Passeggiata col voltmetro
- Scegli una prova e leggi sulla scheda il circuito e dove vanno i puntali.
- Segui il potenziale lungo il circuito: sale nelle pile, scende di I·R nei resistori, resta in piano lungo i fili.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. I puntali camminano fino ai loro punti e lo strumento segna rosso meno nero.
- Confronta la lettura e il paesaggio con la tua previsione arancione.
La tensione è tra due punti
Ogni punto di un circuito ha un potenziale, e una tensione è sempre la differenza tra due di essi. Per questo un voltmetro ha due puntali: segna il potenziale al puntale rosso meno il potenziale al puntale nero, V = V_red − V_black, quindi invertire i puntali cambia il segno. Percorrere un circuito è come camminare in un paesaggio: una pila è una rampa che ti alza della sua tensione, ogni resistore o lampadina è una rampa che scende di I·R, e un filo è terreno piano, perché non ha resistenza. Comunque tu cammini, torni al punto di partenza, quindi salite e discese si compensano. Un interruttore aperto ferma la corrente; senza corrente la lampadina non fa scendere nulla, quindi tutta la tensione della pila compare ai capi dell'interruzione. Pile collegate + con + spingono una contro l'altra, e la più piccola toglie la sua tensione alla più grande.
Un modello di apprendimento mirato
Le pile, i fili e il voltmetro sono ideali: le pile mantengono la loro tensione con qualsiasi corrente, i fili non hanno resistenza e lo strumento non assorbe corrente, quindi misurare non cambia nulla. I resistori e la lampadina sono resistenze fisse, e la corrente è subito costante. Il potenziale è 0 V al polo − della batteria; sale in ogni pila, scende di I·R in ogni resistore, e un interruttore aperto prende ciò che resta. I puntali camminano fino ai loro punti in 2 s e lo strumento segna appena toccano entrambi. I punti degli elettroni si muovono a una velocità che segue la corrente, non alla vera velocità di deriva. Le risposte entro il 2 % sono giuste; una lettura di 0 deve essere entro 0,05 V.