Materialtester: ledere og isolatorer

Et pedagogisk simuleringsspill. Fest en prøve i en strømkrets og forutsi strømmen gjennom nikrom og glass, lengden på en varmetråd, aluminiumet som tilsvarer en kobberkabel, og resistansen i en blyantstift.

LedereResistivitet

MATERIALTESTER

En nikromtråd

Klar
Slå på JavaScript for å lukke bryteren. Instruksjonene og eksempelet kan fortsatt leses.
Strøm I, fra + til −Elektroner, motsatt veiForutsigelsen dinLedninger, klemmer og skala
ResistansR = ρ·L ÷ A, I = V ÷ R

Tid

0.00 s

t

Batteri

— V

V

Prøvens resistans

— Ω

R = ρ·L ÷ A

Strøm

— A

I = V ÷ R

Resistivitet

— Ω·m

ρ

Forutsi før du starter

Skriv inn forslaget ditt for å gjøre klart. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi hva måleren viser.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første forsøk gir 50 ekstra. Et forsøk teller med en gang det starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Materialtester

  1. Velg en test og les prøvens mål på kortet og resistiviteten i spørsmålet.
  2. Bruk R = ρ·L ÷ A med L i m og A i m² (1 mm² = 10⁻⁶ m²), og I = V ÷ R.
  3. Skriv inn forslaget ditt og trykk Start. Bryteren lukkes etter et halvt sekund.
  4. Les av amperemeteret og se hvor svaret ditt lander på resistivitetsstigen.

Ledere, isolatorer og resistivitet

Om et stoff leder, avhenger av hvor fritt elektronene kan bevege seg. Resistiviteten ρ måler hvor vanskelig det er å sende en strøm gjennom en terning på 1 m av stoffet. Metaller har frie elektroner og bitte små verdier, omtrent 10⁻⁸ Ω·m for kobber; glass og gummi holder på elektronene og når 10¹² Ω·m eller mer. Ingen annen hverdagslig egenskap spenner over så mange tierpotenser, og derfor oppfører ledere og isolatorer seg så ulikt. Resistansen i et bestemt stykke avhenger også av formen: R = ρ·L ÷ A, så en lang, tynn tråd har mer resistans enn en kort, tykk. Nikrom, med en resistivitet omtrent 65 ganger kobberets, brukes i varmeelementer; kobber og aluminium fører strøm med minst mulig tap; og grafitt, midt imellom, finnes i blyantstifter og i kullbørstene i elektriske motorer.

En avgrenset læringsmodell

Batteri, ledninger, klemmer, bryter og amperemeter er ideelle, så prøven er den eneste resistansen; den blir ikke varm, så resistiviteten holder seg lik. Strømmen er konstant fra bryteren lukkes ved 0,5 s; forsøket varer 3 s. Resistivitetene er typiske verdier: glass går fra 10¹⁰ til 10¹⁴ Ω·m, gummi er enda høyere, og grafitt avhenger av stiften. Elektronprikkene beveger seg med en visningsfart som følger logaritmen til strømmen, ikke den virkelige driftsfarten. Svar innenfor 2 % er riktige.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.