Wissenschaftliche Projekte zu Isolatoren und Leitern geben Einblick in Eigenschaften von Materie, wie zum Beispiel den elektrischen Widerstand. Mit einem batteriebetriebenen Niederspannungs-Messgerät, dem Multimeter, können Sie alle Arten von Materialien, um zu bestimmen, ob es sich um Leiter oder Isolatoren handelt – und lernen, welche Arten von Objekten gute Beispiele sind von jedem.
Werkzeuge und Sicherheit
Ein batteriebetriebenes Digitalmultimeter dient zum Messen von Leitern und Isolatoren. Um einen zu verwenden, stellen Sie seinen Funktionsknopf auf „Widerstand“ oder „Ohm“; dies zeigt sehr niedrige Zahlen für Leiter und „unendlich“ für Isolatoren. Berühren Sie das zu untersuchende Objekt mit den Metallsonden, aber vermeiden Sie es, die Sonden mit den Fingern zu berühren – wenn Sie dies tun, wird die Leitfähigkeit Ihres Körpers falsche Messwerte liefern. Um die Sicherheit für Sie und andere zu gewährleisten, vermeiden Sie es, Materialien oder Komponenten zu testen, die an eine Haushalts-Wechselstromsteckdose angeschlossen sind. Testen Sie beispielsweise nicht die Leitfähigkeit einer Lampe, die an eine Steckdose angeschlossen ist.
Was macht den besten Dirigenten aus?
Metalle sind gute Leiter, aber nicht alle Metalle leiten Elektrizität in gleichem Maße. Besorgen Sie verschiedene Arten von Metalldrähten, einschließlich Kupfer, Aluminium und Stahl, und überprüfen Sie den Widerstand jedes einzelnen mit einem Multimeter. Elektrisches Lot ist ein weiteres zu messendes drahtähnliches Metallmaterial. Messen Sie nicht den Draht auf der Spule; wickeln Sie ein paar Meter davon ab und messen Sie einige Meter als separates Stück. Teilen Sie den Widerstand jedes Messwerts durch die Länge in Fuß, um konsistente Ergebnisse in Ohm pro Fuß zu erhalten. Wenn möglich, messen Sie mehrere Proben jeder Metallart und ermitteln Sie den Durchschnitt für jede Art. Haben ein oder zwei Metalle den niedrigsten Widerstand? Welche Metalle sind das?
Leitfähigkeit und Korrosion
Rost ist ein chemischer Prozess, bei dem sich Sauerstoff mit einem Metall verbindet, um eine Verbindung zu bilden; dabei wird die Leitfähigkeit des Metalls schlechter und sein Widerstand erhöht. Besorgen Sie sich etwas Eisendraht aus einem Baumarkt und schneiden Sie ihn in gleiche Längen von ein oder zwei Fuß. Messen Sie den Widerstand jeder Länge und notieren Sie die Ergebnisse zusammen mit Uhrzeit und Datum. Bereiten Sie eine Salzwasserlösung vor, indem Sie 10 Gramm Salz mit 200 Milliliter Wasser mischen. Legen Sie die Drahtstücke auf ein Papiertuch und streuen Sie die Salzwassermischung darauf. Messen Sie einmal täglich zur gleichen Zeit den Widerstand jedes Drahtes und notieren Sie die Zeit und das Maß. Setzen Sie den Vorgang mehrere Tage fort. Machen Sie ein Diagramm des Widerstands vs. und beobachten Sie, wie sich der Widerstand des Eisens ändert. Können Sie eine allgemeine Aussage darüber treffen, wie sich Korrosion auf die elektrische Leitfähigkeit von Metall auswirkt?
Leiter oder Isolator?
Stellen Sie eine Reihe von Haushaltsgegenständen zusammen, z. B. eine Aluminiumdose, einen Bleistift, ein Gummiband, Münzen, ein Papiertuch und andere Gegenstände. Notieren Sie jeden auf einem Blatt Papier und messen Sie seinen Widerstand mit dem Multimeter. Besorgen Sie sich, wenn möglich, einige Druckbleistiftminen und messen Sie auch deren Widerstand. Wenn die Widerstandsmessung einige Ohm oder weniger beträgt, schreiben Sie „Leiter“ in Ihre Notizen; Wenn der Widerstand eine sehr große Zahl oder „unendlich“ ist, schreiben Sie „Isolator“. Für diejenigen, die dazwischen liegen, schreiben Sie „einige“ Widerstand." Denken Sie über das Material nach, aus dem jedes Objekt besteht, und ziehen Sie einige Schlussfolgerungen darüber, was einen guten Dirigenten ausmacht oder Isolator.