Filament chaud : la résistance monte avec la température

Un jeu éducatif de simulation. Une bobine de métal chauffe régulièrement pendant qu'un ohmmètre et un thermomètre la suivent. Prédis la résistance du cuivre tiède et d'un filament incandescent, combien de courant en plus prend une lampe froide, la température lue par une sonde en platine et la température qui double une résistance.

RésistanceTempérature

FILAMENT CHAUD

Cuivre tiède

Prêt
Active JavaScript pour chauffer le filament. Les consignes et l'exemple résolu restent lisibles.
La bobine, colorée selon sa températureOhmmètre ou ampèremètreThermomètreTa prédiction
Résistance à chaudR = R₀·(1 + α·(T − T₀))

Temps

0.00 s

t

Température

— °C

T

Résistance

— Ω

R = R₀·(1 + α·(T − T₀))

Hausse de résistance

— Ω

ΔR = R₀·α·(T − T₀)

Prédis avant de démarrer

Tape ta prédiction pour préparer l'essai. Démarrer reste désactivé tant qu'il n'y a pas de réponse.

Prédis comment la chaleur change la résistance.

Score de mission—

Chaque réponse doit être à 2 % près : chacune rapporte 100 points. Réussir au premier essai ajoute 50. Un essai compte dès qu'il commence.

✓ Bonne réponse① Du premier coup

Comment jouer à Filament chaud

  1. Choisis un test et lis sur la carte le métal, sa résistance et les températures.
  2. Utilise R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), ou résous-la pour T ; pour la lampe, compare les courants V ÷ R.
  3. Tape ta prédiction et appuie sur Démarrer. La bobine chauffe, les appareils suivent et le filament brille.
  4. Compare les appareils et le graphique avec ta prédiction orange.

La résistance monte avec la température

Dans un métal, le courant est porté par des électrons qui dérivent entre les atomes vibrants du réseau. Chauffe le métal et les atomes vibrent plus fort : les électrons sont bousculés plus souvent et la résistance monte. Sur un intervalle modéré, la hausse est presque une droite : R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), où α dit de quelle fraction R augmente à chaque degré. Pour le cuivre, α vaut environ 0,4 % par degré, donc une bobine plus chaude de 50 °C a environ 20 % de résistance en plus. Un filament de lampe fonctionne vers 2500 °C, il a donc environ douze fois sa résistance à froid ; allumé à froid, il prend une pointe de courant pendant la première fraction de seconde. Retourne la formule et un métal devient un thermomètre : une sonde en platine Pt100, de 100 Ω à 0 °C, sert dans les laboratoires et les usines à lire des températures à partir de sa résistance.

Un modèle d'apprentissage ciblé

La résistance suit le modèle linéaire R = R₀·(1 + α·(T − T₀)) avec α = 0,00393 /°C pour le cuivre et α = 0,0045 /°C pour le tungstène à partir de 20 °C, et α = 0,00385 /°C pour le platine à partir de 0 °C. Le vrai tungstène s'incurve vers le haut à haute température, donc la résistance à chaud d'un vrai filament est un peu plus grande que dans ce modèle. La bobine chauffe régulièrement pendant 2 s puis tient 1 s ; une vraie lampe chauffe en un dixième de seconde environ. Les appareils et le thermomètre sont idéaux, et la lampe fonctionne sur 230 V. Les réponses à 2 % près sont justes.

Changer de langue conserve ton essai, ta prédiction, tes tentatives et le déroulement.