この実験について
試料をテスターのクリップの間に挿入し、回路を閉じて、測定した抵抗とランプの反応を比較します。試料の長さ、断面積、温度、接触状態を調整し、材料の性質と回路のその他の要素を切り分けます。
学習目標
- 試料の抵抗を、抵抗率、長さ、面積と関連付けます。
- 接触抵抗によって、良導体が導電性の低いものに見えることがある理由を説明してください。
- ランプが暗い状態、ごくわずかな電流が流れている状態、電流が完全にゼロの状態を区別してください。
使い方
- 1銅を選び、テスターの回路を閉じて、電流とランプの電力を記録してください。
- 2形状を変えずに、銅を黒鉛、ニクロム、乾燥したガラスに置き換えてください。
- 31つの試料について、長さまたは断面積を2倍にし、抵抗の比を比較してください。
- 4接触不良を有効にし、同じ電圧で接触が良好な場合の試行と電流を比較してください。
モデル
前提条件
- 電池の内部抵抗は0.5 Ω、ランプの抵抗は一定で20 Ω、接点の抵抗は0.2 Ωまたは50 Ωです。
- 材料の抵抗率には、参考用の例示値と室温での線形温度係数を使用しています。加熱による温度変化は自動的には反映されません。
- 乾燥したガラスやゴムの抵抗率は大きいものの、有限です。1 µAの検出しきい値は表示上の基準として設定したものであり、導体と絶縁体を分ける普遍的な境界ではありません。
- このモデルでは、水分、誘電破壊、半導体接合、白熱フィラメントの非線形抵抗は考慮していません。試料の形状とランプの明るさは模式的に表現されています。
授業で試してみましょう
- Q1暗いランプから、試料と接点のどちらの抵抗が高いか判断できますか？
- Q2面積を2倍にすることと長さを2倍にすることは、なぜ違うのですか？
- Q3このモデルでは、絶縁性の試料の電流は正確にゼロですか？
よくある質問
なぜガラスにはごくわずかな電流が流れるのですか？
このモデルでは、非常に大きい有限の比抵抗を使用しています。その電流は、選択した表示しきい値を大幅に下回ります。これは、無限大の抵抗を仮定することとは異なります。
電流が流れると試料の温度は上昇しますか？
いいえ。温度は独立して制御される試験条件です。このモデルでは、熱エネルギーや温度変化を積算しません。