Come giocare a Torre di pile
- Scegli una prova e leggi sulla scheda le pile e come sono disposte.
- Somma le tensioni in fila, togli una pila girata, prendi la tensione di una sola per pile affiancate e usa W = Q·V per l'energia.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. Le pile entrano, il voltmetro segna e l'interruttore si chiude.
- Confronta il voltmetro, la lampadina e la scala con la tua previsione arancione.
Tensione e pile
Una pila solleva ogni coulomb di carica che la attraversa a un potenziale più alto, tanto quanto la sua tensione: una pila da 1,5 V dà 1,5 J a ogni coulomb. Metti le pile in fila, ogni polo + a contatto con il − della successiva, e i sollevamenti si sommano come i gradini di una scala; per questo una torcia con quattro pile da 1,5 V funziona a 6 V. Gira una pila e diventa un gradino in discesa che annulla una delle altre. Metti pile uguali affiancate e collegano tutte gli stessi due punti, quindi la tensione resta quella di una pila, anche se mantengono la corrente più a lungo. La tensione di una batteria dice l'energia che dà alla carica che sposta: W = Q·V, quindi una batteria da 9 V dà 9 J a ogni coulomb. Le pile esistono solo intere, quindi per raggiungere una tensione si arrotonda alla pila successiva.
Un modello di apprendimento mirato
Le pile sono ideali, senza resistenza interna, quindi la loro tensione non cambia con la corrente; i fili sono ideali, il voltmetro non assorbe corrente e la lampadina è una resistenza fissa. Le pile scattano nel portapile una dopo l'altra in 2 s e contano quando sono del tutto inserite; l'interruttore si chiude a 2,5 s e la corrente è subito costante. Nella prova dell'energia l'interruttore è chiuso da 1 s a 3 s, con 0,25 A. La lampadina si illumina secondo la sua potenza. I punti degli elettroni si muovono a una velocità proporzionale alla corrente, non alla vera velocità di deriva, molto più bassa. Le risposte entro il 2 % sono giuste; il numero di pile deve essere esatto.