Udforskning af elektrisk ledningsevne:Praktiske videnskabsprojekter for studerende

Af Robert Dumas
Opdateret 30. august 2022

Elektrisk ledningsevne er et materiales evne til at bære en elektrisk strøm. Mens metaller er kendte dirigenter, kan mange hverdagsgenstande demonstrere denne egenskab i et klasseværelse eller i et videnskabsmessemiljø. Følgende eksperimenter bruger almindelige husholdningsartikler, håndværksartikler og billig elektronik til at afsløre, hvordan materialer, løsninger og endda jord leder elektricitet.

Bedste elektriske ledere

Formål:Bestem, hvilket af følgende materialer, der leder elektricitet bedst:metal, luft, vand eller plastik.

1. Placer et 6 x 12" bord på en flad overflade.
2. Placer et batteri og en lommelygtepære på modsatte ender af brættet.
3. Forbind batteriets pluspol til den ene pæreterminal med en ledning.
4. Forbind en anden ledning til batteriets negative pol; lad den anden ende være fri.
5. Forbind en tredje ledning til pærens ubrugte terminal; lad den anden ende være fri.
6. Lim en lille plastikkop, en metalpapirclips og et plastiksugerrør på brættets midte. Fyld koppen med vand.
7. Berør de frie ender af de to ledninger (en fra pæren, en fra batteriet) til hver genstand efter tur, og se om pæren lyser.
8. Test luftledningsevnen ved at holde de to frie ledninger så tæt sammen som muligt uden at røre.
9. Gentag hver test tre gange, og noter resultaterne.

Kraftfuldt produkt

Formål:Identificere, hvilke frugter og grøntsager der er de bedste elektriske ledere.

1. Saml seks ting:løg, majroer, kartofler, tomater, appelsiner og citroner.
2. Forbered et pH-testsæt, en zinkskrue, kobbertråd og et multimeter.
3. Sæt kobbertråden ind i den ene ende af en frugt/grøntsag og zinkskruen i den anden.
4. Indstil multimeteret til modstandstilstand (ohm); placer den røde sonde på kobbertråden og den sorte sonde på zinkskruen. Optag læsningen.
5. Afbryd apparatet, skær produktet op, og test dets pH med sættets papirstrimmel. Registrer pH-værdien.
6. Gentag for alle seks elementer.
7. Kompilér et diagram, der viser hvert emnes modstand og pH. Lavere modstand indikerer bedre ledningsevne; bemærk, hvordan pH påvirker resultatet.

El og vand

Formål:Udforsk, hvordan opløste stoffer påvirker vands ledningsevne.

1. Brug destilleret vand ved stuetemperatur og et multimeter indstillet til modstandstilstand.
2. Mål og noter modstanden af almindeligt destilleret vand.
3. For hvert tilsætningsstof—salt, sukker, bagepulver, eddike—tilsæt 1½ teskefuld til 2 kopper destilleret vand, bland og test modstand. Tilføj yderligere 1½ teskefulde hver gang og noter de nye aflæsninger.
4. Sammenlign resultater; jo lavere modstand, jo højere ledningsevne.

Jordens elektriske ledningsevne

Formål:Bestem, hvordan jordtype og gødning påvirker ledningsevnen.

1. Forbered fire bægerglas mærket:sand, ler, muldjord og muldjord med gødning.
2. Tør lige store portioner af hver jord i en ovn og afvej 200 g i hvert bæger.
3. Tilsæt 200 ml vand til hvert bægerglas; til bægeret "ler med gødning" tilsættes 50 ml flydende gødning.
4. Lad jorden absorbere vand i ~30 minutter.
5. Indsæt to kobberelektroder med 2 tommer fra hinanden i et bæger.
6. Tilslut et 12-volts batteri og en milliammeter på tværs af elektroderne:batteri positivt til den ene elektrode, batteri negativt til den anden og en tredje ledning til de ubrugte terminaler.
7. Optag aflæsningen af milliampere; den højeste aflæsning angiver den bedste ledningsevne.
8. Gentag for hver jordtype, og kompilér en tabel med resultater.

Disse eksperimenter giver klar, praktisk indsigt i videnskaben om elektrisk ledningsevne, samtidig med at de fremmer nysgerrighed og kritisk tænkning. Vær altid forsigtig, når du håndterer batterier, ledere og væsker for at sikre et sikkert læringsmiljø.