Come si gioca a Tester di materiali
- Scegli un test e leggi sulla scheda le misure del campione e nella domanda la sua resistività.
- Usa R = ρ·L ÷ A con L in m e A in m² (1 mm² = 10⁻⁶ m²), e I = V ÷ R.
- Scrivi la tua previsione e premi Avvia. L’interruttore si chiude dopo mezzo secondo.
- Leggi l’amperometro e guarda dove cade la tua risposta sulla scala di resistività.
Conduttori, isolanti e resistività
Che un materiale conduca dipende da quanto liberamente si muovono i suoi elettroni. La resistività ρ misura quanto è difficile far passare una corrente in un cubo di 1 m di quel materiale. I metalli hanno elettroni liberi e resistività minuscole, circa 10⁻⁸ Ω·m per il rame; vetro e gomma trattengono i loro elettroni e arrivano a 10¹² Ω·m o più. Nessun’altra proprietà di tutti i giorni copre tante potenze di dieci, ed è per questo che conduttori e isolanti si comportano in modo così diverso. La resistenza di un pezzo dipende anche dalla sua forma: R = ρ·L ÷ A, quindi un filo lungo e sottile resiste più di uno corto e spesso. Il nichelcromo, con una resistività circa 65 volte quella del rame, si usa per le resistenze delle stufe; rame e alluminio portano la corrente con le minori perdite possibili; e la grafite, a metà strada, forma le mine delle matite e le spazzole dei motori elettrici.
Un modello di apprendimento mirato
Batteria, fili, morsetti, interruttore e amperometro sono ideali, quindi il campione è l’unica resistenza; non si scalda, quindi la sua resistività non cambia. La corrente è costante da quando l’interruttore si chiude a 0,5 s; la prova dura 3 s. Le resistività sono valori tipici: il vetro va da 10¹⁰ a 10¹⁴ Ω·m, la gomma è ancora più alta e la grafite dipende dalla mina. I punti degli elettroni si muovono a una velocità di disegno che segue il logaritmo della corrente, non la loro vera velocità di deriva. Le risposte entro il 2% sono giuste.