Die elektrische Leitfähigkeit ist die Fähigkeit eines Materials, einen elektrischen Strom zu tragen. Manche Stoffe – zum Beispiel Metalle – sind bessere Leiter als andere. Ob für eine Wissenschaftsmesse, ein Klassenprojekt oder einfach nur zum Spaß, es gibt viele Experimente, die Sie durchführen können, um das Konzept zu erkunden. Viele Leitfähigkeitsprojekte verwenden gängige Gegenstände, die man im Haus findet, oder Gegenstände, die in einem Bastelgeschäft oder einem Elektronikhändler gekauft wurden.
Beste elektrische Leiter
Dieser Versuch zeigt, welcher Stoff den Strom am besten leitet: Metall, Luft, Wasser oder Kunststoff. Platzieren Sie eine Batterie und eine Taschenlampe auf gegenüberliegenden Seiten einer 6 x 12 Zoll großen Platine. Verbinden Sie das positive Ende der Batterie mit einem Draht mit einem der Pole der Glühbirne. Schließen Sie ein zweites Kabel an den Minuspol der Batterie an und lassen Sie das andere Ende des Kabels frei. Schließen Sie ein drittes Kabel an den unbenutzten Anschluss der Glühbirne an und lassen Sie das andere Ende frei. Kleben Sie einen kleinen Plastikbecher, eine Metallbüroklammer und einen Plastikstrohhalm in die Mitte des Bretts. Geben Sie etwas Wasser in die Tasse. Berühren Sie mit den freien Enden der beiden Drähte von der Glühbirne und der Batterie jedes der Objekte und notieren Sie, welche die Glühbirne aufleuchten. Halten Sie die beiden Drahtstücke so nah wie möglich zusammen, ohne dass sie sich berühren, um die Leitfähigkeit der Luft zu testen. Wiederholen Sie jeden Test dreimal und notieren Sie die Ergebnisse.
Leistungsstarkes Produkt
Mit einem einfachen Multimeter können Sie feststellen, welches Obst und Gemüse die besten Stromleiter sind. Sie benötigen sechs verschiedene Obst- und Gemüsesorten wie Zwiebeln, Rüben, Kartoffeln, Tomaten, Orangen und Zitronen sowie ein pH-Testset, eine Zinkschraube, Kupferdraht und ein Multimeter. Stecken Sie den Kupferdraht und die Zinkschraube in jedes Ende der Früchte/Gemüse. Stellen Sie das Multimeter auf den Modus "Widerstand", der den elektrischen Widerstand in Ohm misst. Halten Sie die positive (rote) Multimetersonde an den Kupferdraht und die negative (schwarze) Sonde an die Schraube und notieren Sie den Messwert. Trennen Sie das Messgerät vom Obst/Gemüse und schneiden Sie das Produkt auf. Testen Sie den pH-Wert mit einem Papierstreifen aus dem Kit und notieren Sie den pH-Wert. Wiederholen Sie die Schritte mit dem anderen Obst und Gemüse. Erstellen Sie ein Diagramm, das den pH-Wert und den elektrischen Widerstand jedes Obstes/Gemüses anzeigt. Je niedriger der Widerstand, desto besser die Leitfähigkeit. Ihr Diagramm sollte veranschaulichen, welches Obst/Gemüse den Strom am besten leitet und wie der pH-Wert dabei eine Rolle spielt.
Strom und Wasser
Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser hängt von eventuell darin gelösten Stoffen wie Salz, Essig, Zucker und Backpulver ab. Außerdem benötigen Sie ein Multimeter, einen 2-Tassen-Behälter und einen Teelöffel. Verwenden Sie destilliertes Wasser bei Raumtemperatur. Stellen Sie das Multimeter auf seinen Widerstandsmodus. Messen Sie den Widerstand des klaren destillierten Wassers mit den Sonden des Messgeräts und notieren Sie Ihre Ergebnisse. Messen Sie als nächstes den Widerstand der anderen Substanzen nacheinander. Beginnen Sie mit Salz. Fügen Sie etwa 1 1/2 Teelöffel Salz zu 2 Tassen destilliertem Wasser hinzu und testen Sie die Beständigkeit und notieren Sie Ihre Ergebnisse. Fügen Sie weitere 1 1/2 Teelöffel Salz hinzu und testen Sie erneut. Fügen Sie immer mehr Salz hinzu und testen Sie jedes Mal, indem Sie Ihre Ergebnisse aufzeichnen. Messen Sie dann den Zucker, das Backpulver und den Essig nach dem gleichen Verfahren. Notieren Sie die Ergebnisse immer zum Vergleich. Beachten Sie, dass der Leiter umso besser ist, je niedriger der Widerstand ist.
Elektrische Leitfähigkeit des Bodens
Mit diesem Experiment können Sie die Leitfähigkeit verschiedener Bodenarten bestimmen. Sie benötigen Sand, Ton und Lehm sowie vier Becher. Trocknen Sie die Bodenproben in einem Ofen. Beschriften Sie die vier Becher mit „Sand“, „Ton“, „Lehm“ und „Lehm mit Dünger“. Geben Sie 200 Gramm jeder Bodenart in die Becher, zusammen mit 200 ml Wasser. 50 ml Flüssigdünger in den Becher „Lehm mit Dünger“ geben. Lassen Sie die Erde etwa 30 Minuten lang das Wasser aufnehmen. Legen Sie zwei Kupferelektroden im Abstand von etwa 2 Zoll in einen der Becher. Verbinden Sie die positive Seite eines Milliamperemeters mit einer Elektrode und die negative Seite einer 12-Volt-Batterie mit der anderen. Verbinden Sie den unbenutzten Batteriepol und die Milliamperemeter-Anschlüsse mit einem dritten Draht und notieren Sie den Messwert. Erstellen Sie eine Tabelle, um Ihre Ergebnisse aufzuzeichnen. Wiederholen Sie den Vorgang für die anderen Proben. Der Boden mit dem höchsten Milliampere-Wert hat die beste Leitfähigkeit. Sie können die Variablen ändern, indem Sie dem Boden verschiedene Mineralien (sowie Wassermenge, Umgebungstemperaturen und pH-Wert) zufügen und deren Leitfähigkeit vergleichen.