Cómo jugar a Filamento caliente
- Elige una prueba y lee en la tarjeta el metal, su resistencia y las temperaturas.
- Usa R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), o despeja T; para la bombilla, compara las corrientes V ÷ R.
- Escribe tu predicción y pulsa Iniciar. La bobina se calienta, los aparatos la siguen y el filamento brilla.
- Compara los aparatos y la gráfica con tu predicción naranja.
La resistencia sube con la temperatura
En un metal, la corriente la llevan electrones que derivan entre los átomos vibrantes de la red. Si calientas el metal, los átomos vibran más fuerte, los electrones chocan más a menudo y la resistencia sube. En un intervalo moderado la subida es casi una recta: R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), donde α dice qué fracción crece R por cada grado. Para el cobre α es de un 0,4 % por grado, así que una bobina 50 °C más caliente tiene un 20 % más de resistencia. El filamento de una bombilla trabaja a unos 2500 °C, así que tiene unas doce veces su resistencia en frío; al encenderla en frío, toma un pico de corriente durante la primera fracción de segundo. Si das la vuelta a la fórmula, un metal se convierte en termómetro: un sensor de platino Pt100, de 100 Ω a 0 °C, se usa en laboratorios y fábricas para leer temperaturas a partir de su resistencia.
Un modelo de aprendizaje acotado
La resistencia sigue el modelo lineal R = R₀·(1 + α·(T − T₀)) con α = 0,00393 /°C para el cobre y α = 0,0045 /°C para el wolframio desde 20 °C, y α = 0,00385 /°C para el platino desde 0 °C. El wolframio real se curva hacia arriba a alta temperatura, así que la resistencia en caliente de un filamento real es algo mayor que la de este modelo. La bobina se calienta de forma continua durante 2 s y se mantiene 1 s; una bombilla real se calienta en una décima de segundo. Los aparatos y el termómetro son ideales, y la bombilla funciona a 230 V. Las respuestas dentro del 2 % son correctas.