Έργα επιστήμης αγωγών ηλεκτρικής ενέργειας

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα είναι η ικανότητα ενός υλικού να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα. Ορισμένες ουσίες - μέταλλα, για παράδειγμα - είναι καλύτεροι αγωγοί από άλλες. Είτε πρόκειται για μια επιστημονική έκθεση, ένα πρόγραμμα τάξης ή μόνο για διασκέδαση, υπάρχουν πολλά πειράματα που μπορείτε να εκτελέσετε για να εξερευνήσετε την ιδέα. Πολλά έργα αγωγιμότητας χρησιμοποιούν κοινά αντικείμενα που βρίσκονται γύρω από το σπίτι ή αντικείμενα που αγοράζονται σε ένα κατάστημα χειροτεχνίας ή σε έναν λιανοπωλητή ηλεκτρονικών ειδών.

Αυτό το πείραμα θα δείξει ποια ουσία αποδίδει την ηλεκτρική ενέργεια καλύτερα: μέταλλο, αέρα, νερό ή πλαστικό. Τοποθετήστε μια μπαταρία και μια λάμπα φακού στις αντίθετες πλευρές μιας πλακέτας 6 επί 12 ιντσών. Συνδέστε το θετικό άκρο της μπαταρίας σε έναν από τους ακροδέκτες του λαμπτήρα με καλώδιο. Συνδέστε ένα δεύτερο καλώδιο στον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας, αφήνοντας το άλλο άκρο του καλωδίου ελεύθερο. Συνδέστε ένα τρίτο καλώδιο στον ακροδέκτη που δεν χρησιμοποιείται, αφήνοντας το άλλο άκρο ελεύθερο. Κολλήστε ένα μικρό πλαστικό κύπελλο, μεταλλικό συνδετήρα και πλαστικό άχυρο στο κέντρο της σανίδας. Βάλτε λίγο νερό στο φλιτζάνι. Αγγίξτε τα ελεύθερα άκρα των δύο καλωδίων από τη λάμπα και την μπαταρία σε κάθε ένα από τα αντικείμενα και σημειώστε ποια φωτίζουν τη λάμπα. Κρατήστε τα δύο κομμάτια του καλωδίου όσο το δυνατόν πιο κοντά, χωρίς να τα αφήσετε να αγγίξουν για να ελέγξετε την αγωγιμότητα του αέρα. Επαναλάβετε κάθε δοκιμή τρεις φορές και καταγράψτε τα αποτελέσματα.

Ένα απλό πολύμετρο μπορεί να σας βοηθήσει να προσδιορίσετε ποια φρούτα και λαχανικά είναι οι καλύτεροι αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας. Θα χρειαστείτε έξι διαφορετικά φρούτα και λαχανικά, όπως κρεμμύδια, γογγύλια, πατάτες, ντομάτες, πορτοκάλια και λεμόνια, καθώς και ένα κιτ δοκιμής pH, μια βίδα ψευδάργυρου, σύρμα χαλκού και ένα πολύμετρο. Τοποθετήστε το χάλκινο σύρμα και τη βίδα ψευδάργυρου σε κάθε άκρο των φρούτων / λαχανικών. Ρυθμίστε το πολύμετρο στη λειτουργία "αντίσταση", η οποία μετρά την ηλεκτρική αντίσταση σε ωμ. Κρατήστε το θετικό (κόκκινο) πολύμετρο στο καλώδιο χαλκού και τον αρνητικό (μαύρο) αισθητήρα στη βίδα και καταγράψτε την ένδειξη. Αποσυνδέστε το μετρητή από τα φρούτα / λαχανικά και κόψτε τα προϊόντα ανοιχτά. Ελέγξτε το pH του με μια ταινία από το κιτ και καταγράψτε την τιμή του pH. Επαναλάβετε τα βήματα με τα άλλα φρούτα και λαχανικά. Δημιουργήστε ένα γράφημα που δείχνει το pH και την ηλεκτρική αντίσταση κάθε φρούτου / λαχανικού. Όσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση, τόσο καλύτερη είναι η αγωγιμότητα. Το διάγραμμα σας θα πρέπει να απεικονίζει ποια φρούτα / λαχανικά αποδίδουν καλύτερα την ηλεκτρική ενέργεια και πώς το pH παίζει ρόλο στο αποτέλεσμα.

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα του νερού εξαρτάται από τυχόν ουσίες που ενδέχεται να διαλυθούν σε αυτό, όπως αλάτι, ξύδι, ζάχαρη και μαγειρική σόδα. Εκτός από αυτά τα είδη, θα χρειαστείτε ένα πολύμετρο, ένα δοχείο 2 φλιτζανιών και ένα κουταλάκι του γλυκού. Χρησιμοποιήστε απεσταγμένο νερό σε θερμοκρασία δωματίου. Ρυθμίστε το πολύμετρο στη λειτουργία αντίστασης. Μετρήστε την αντίσταση του απλού αποσταγμένου νερού με τους αισθητήρες του μετρητή και καταγράψτε τα ευρήματά σας. Στη συνέχεια, μετρήστε την αντίσταση των άλλων ουσιών μία κάθε φορά. Ξεκινήστε με αλάτι. Προσθέστε περίπου 1 1/2 κουταλάκια του γλυκού αλάτι σε 2 φλιτζάνια αποσταγμένου νερού και ελέγξτε την αντίσταση και καταγράψτε τα ευρήματά σας. Προσθέστε άλλα 1 1/2 κουταλάκια του γλυκού αλάτι και δοκιμάστε ξανά. Συνεχίστε να προσθέτετε περισσότερο αλάτι και δοκιμάστε κάθε φορά, καταγράφοντας τα ευρήματά σας. Στη συνέχεια, μετρήστε τη ζάχαρη, τη μαγειρική σόδα και το ξύδι, χρησιμοποιώντας την ίδια διαδικασία. Καταγράφετε πάντα τα αποτελέσματα για σύγκριση. Σημειώστε ότι όσο χαμηλότερη είναι η αντίσταση, τόσο καλύτερος είναι ο αγωγός.

Αυτό το πείραμα σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την αγωγιμότητα διαφορετικών τύπων εδαφών. Θα χρειαστείτε άμμο, πηλό και αργαλειό, καθώς και τέσσερα ποτήρια. Στεγνώστε τα δείγματα εδάφους σε φούρνο. Επισημάνετε τα τέσσερα ποτήρια «άμμος», «πηλό», «αργαλειό» και «αργίλιο με λίπασμα». Τοποθετήστε 200 γραμμάρια κάθε τύπου εδάφους στα ποτήρια, μαζί με 200 ml νερού. Προσθέστε 50 ml υγρού λιπάσματος στο ποτήρι "loam with λίπασμα". Αφήστε τα εδάφη να απορροφήσουν το νερό για περίπου 30 λεπτά. Τοποθετήστε δύο ηλεκτρόδια χαλκού περίπου 2 ίντσες σε ένα από τα ποτήρια. Συνδέστε τη θετική πλευρά ενός χιλιομέτρου στο ένα ηλεκτρόδιο και την αρνητική πλευρά μιας μπαταρίας 12 volt στο άλλο. Συνδέστε το μη χρησιμοποιημένο πόλο μπαταρίας και τους ακροδέκτες χιλιομέτρων με ένα τρίτο καλώδιο και σημειώστε την ένδειξη. Δημιουργήστε έναν πίνακα για να καταγράψετε τα ευρήματά σας. Επαναλάβετε τη διαδικασία για τα άλλα δείγματα. Το έδαφος με την υψηλότερη ένδειξη milliampere έχει την καλύτερη αγωγιμότητα. Μπορείτε να αλλάξετε τις μεταβλητές προσθέτοντας διαφορετικά μέταλλα στα εδάφη (καθώς και την ποσότητα του νερού, τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος και το pH) και να συγκρίνετε την αγωγιμότητά τους.