電池タワーの遊び方
- テストを選び、カードで電池とそのつなぎ方を読もう。
- 直列なら電圧を足し、逆向きの電池は引き、並列なら1本分の電圧、エネルギーは W = Q·V を使おう。
- 予想を入力してスタートを押そう。電池が入り、電圧計が示し、スイッチが閉じます。
- 電圧計、ランプ、階段をオレンジ色の予想とくらべよう。
電圧と電池
電池は、通りぬける電荷1 C を電圧の分だけ高い電位に持ち上げます。1.5 V の電池は1 C ごとに 1.5 J をあたえます。+極が次の電池の−極にふれるように直列につなぐと、持ち上げる分が階段の段のように足し合わされます。だから 1.5 V の電池4本の懐中電灯は 6 V で動きます。電池を1本逆向きにすると下りの段になり、ほかの1本を打ち消します。同じ電池を並列にすると、どれも同じ2点をつなぐので、電圧は1本分のままですが、電流を長く流しつづけられます。電池の電圧は、運ぶ電荷にあたえるエネルギーを表します：W = Q·V。9 V の電池は1 C ごとに 9 J をあたえます。電池は1本単位なので、ある電圧に届かせるには次の1本まで切り上げます。
学習に絞ったモデル
電池は理想的で内部抵抗がなく、電流が変わっても電圧は変わりません。導線も理想的で、電圧計は電流を取らず、ランプは一定の抵抗です。電池は 2 s かけて1本ずつホルダーにはまり、完全に入った時点で数えます。スイッチは 2.5 s で閉じ、電流はすぐに一定になります。エネルギーのテストでは、スイッチは 1 s から 3 s まで閉じ、0.25 A が流れます。ランプは電力に応じて光ります。電子の点は電流に比例した速さで動き、実際のずっと遅い移動速度ではありません。2%以内の答えは正解、電池の本数はぴったりで正解です。