这是一个简单的实验,创建一个与钢羊毛和显示电路的电阻的潜力。钢丝绒实际上着火,所以确保你安全。
学习动机
学生对电路生成调查问题。活动将帮助学生认识到需要一个完整的电路,使电力和支持他们的流动调查电子导体和绝缘体之间的区别。
假设
你有钢丝绒的细链主要是铁,它是电的良导体。一链钢丝绒很薄,很长时间你解开它的钢丝绒垫。你预测会发生什么当你放置一个9 v电池钢丝绒和创建一个电路?你的推理。
材料
- 钢丝绒
- 9 v电池
- 耐热的菜
- 铜线(1 mm-2mm直径)
* *使用除了9 v电池设置钢丝绒着火了。成人的监督要求。
方法
- 把钢丝绒耐热的菜。
- 拉钢丝绒传播出来。
- 触摸的终端(+,-)9 v电池钢丝绒。
然后它应该燃烧,燃烧,燃烧,在钢铁般的火,钢铁般的火…
尝试实验用铜线。剪一个短节(约10厘米),一端连接到电池的正极和负极。觉得线,但不要把它连接超过10秒。它变热,甚至温暖吗?
*请注意。如果你不能源铜线大型金属回形针可以展开和弯曲的两端可以触摸电池终端。
结果
钢丝绒应该赶下车。你能解释一下发生了什么吗?为什么钢丝绒着火?考虑阻力。请参见下面的图1和图2。
铜线可能得到温暖,但是它不会赶下车。之间的区别是什么钢丝绒和铜?再次,想反抗。
发生了什么?
激烈的反应就是阻力,我们知道是徒劳的。
在这个实验中,我们已经创建了一个电路与钢丝绒或铜线和9 v电池。
钢丝绒主要是铁,这是一个很好的导体(但不是最好的)。通过触摸电池之间的钢丝绒您已经创建了一个有效的电路电池终端,使电池的正面和负面能量(电子)从负极流,通过钢丝绒和为正极。电子流过电路时,产生电流。但随着电子流过我们的电路他们撞到铁原子并与之交互的钢丝绒链并引起振动和产生热量。即与电子电路中其他原子材料,电子自身的一部分能量转移到运动(运动)能源和产生热量。这个过程称为阻力。搓手非常快。你的手温暖的感觉怎样?他们应该这是动能之间的摩擦你的移动手被转换成热能。
造成的高温铁的电阻允许铁与空气中的氧气反应和着火。后的第一个钢丝绒着火,有连锁反应燃烧剩下的。
即使是最好的导体电阻,但一些材料的原子结构意味着比别人有更多的碰撞。更多的碰撞意味着更大的阻力和产生更多的热量。
和细线将会有更大的阻力比粗线。线越长,电阻越大。钢丝绒的线是非常薄,非常长。
图1所示。在一个完全充电电池,电池的负一半是所有的电子存储的地方。另一半商店带正电的离子。当您创建一个电路的两部分之间的电池,消极的电子会穿过正极的电路。电阻之旅的电子满足极薄的钢丝绒电路产生足够的热量导致薄羊毛线着火。图像由Tristian元首。
在实际电路中,我们倾向于使用因为它有电阻低于铜钢,因此更好的导体。较低的电导率和高铁与铜的电阻为什么钢丝绒变热并着火。这是我们在电路中使用铜导线的另一个原因——不太可能把房子烧掉的。
比钢铜是更好的导体,因此有较低的阻力。使用的铜线你也是很多厚比钢丝绒铜线会有很多阻力低于钢丝绒和电子将会损失更少的能量以热能的形式,只有温暖而不是着火。
有时我们想要产生热量,因此光电路(真的热发热发光的东西——例如太阳)。认为传统钨丝灯泡产生的光通过电流加热灯泡内的细金属丝产生光。
一些材料被称为绝缘体,有效地防止电流通过电路。试着坚持9 v电池塑料带撕毁,或木屑。你生火吗?塑料和木材甚至热吗?它们的原子结构使他们有效的绝缘体,因为他们阻止电子流。为什么所有电线的吗?
电子:钢和铜是良导体,因为他们的原子很容易捐赠电子。也就是说,他们有移动电子不强烈绑定到原子。力时从一个电池,如移动电子将开始流过电路。他们拉向正极(正面吸引负面的)和推动的负极(负面和消极的排斥)。因此,它不仅是推动的电子从电池的电路。这是移动电子线移动,产生电流。绝缘体通常有他们的电子强烈束缚原子和需要加载更多的能量(力)让他们离开他们的原子和穿过材料。这种绝缘体有更高水平的阻力的另一个原因。
图2。当电子流过电路与原子相互作用的材料和传输的电路是由一些动能转化为热能。
学生可以学习更多关于电路在舰队学校的资源,导体、绝缘体和电力。
抵抗是徒劳的(或不!)舰队研究人员正在努力开发新材料,可以用零电阻导电。为什么?因为阻力和产生的热量被浪费了能源。如果一个电子可以通过流动材料没有阻力,它所有的能量会被用来做我们想要的工作,例如,我们所有的电气设备。与零电阻,能量并不会失去(浪费)热量。这可能有助于减少电力消费和生产的温室气体。了解更多关于舰队的研究在这里。
扩展思维
学生可以玩转欧姆定律,并确定不同电路的电阻在舰队的学校,石墨电路活动。