材料テスターの遊び方
- テストを選び、カードで試料の大きさを、問題で抵抗率を読もう。
- R = ρ·L ÷ A（L は m、A は m²、1 mm² = 10⁻⁶ m²）と I = V ÷ R を使おう。
- 予想を入力してスタートを押そう。0.5 秒後にスイッチが入ります。
- 電流計を読み、答えが抵抗率のはしごのどこにくるか見よう。
導体、絶縁体、抵抗率
物質が電気を通すかどうかは、電子がどれだけ自由に動けるかで決まります。抵抗率 ρ は、その物質でできた 1 m の立方体に電流を流すのがどれだけむずかしいかを表します。金属には自由電子があり抵抗率はとても小さく、銅で約 10⁻⁸ Ω·m です。ガラスやゴムは電子をしっかりつかんでいて、10¹² Ω·m 以上になります。身近な性質でこれほど多くの10の乗数にわたるものはほかになく、だから導体と絶縁体はまったくちがうふるまいをします。ある部品の抵抗は形にもよります：R = ρ·L ÷ A なので、長く細い線は短く太い線より抵抗が大きくなります。銅の約65倍の抵抗率をもつニクロムはヒーターに、銅とアルミニウムはなるべく損失なく電流を運ぶために使われ、その中間の黒鉛は鉛筆のしんやモーターのブラシになります。
学習に絞ったモデル
電池、導線、クリップ、スイッチ、電流計は理想的なので、抵抗は試料だけです。試料は熱くならないので、抵抗率は変わりません。電流は 0.5 s にスイッチが入った瞬間から一定で、実験は 3 s 続きます。抵抗率は代表的な値です。ガラスは 10¹⁰〜10¹⁴ Ω·m、ゴムはさらに大きく、黒鉛はしんによってちがいます。電子の点は電流の対数に合わせた表示用の速さで動き、実際のドリフト速度ではありません。2%以内の答えは正解です。