Het glødetråd: resistansen stiger med temperaturen

Et pedagogisk simuleringsspill. En metallspole varmes jevnt opp mens et ohmmeter og et termometer følger med. Forutsi resistansen i varmt kobber og i en glødende lampetråd, hvor mye mer strøm en kald lampe trekker, hvilken temperatur en platinasensor viser, og temperaturen som dobler en resistans.

ResistansTemperatur

HET GLØDETRÅD

Varmt kobber

Klar
Slå på JavaScript for å varme opp glødetråden. Instruksjonene og det løste eksempelet kan fortsatt leses.
Spolen, farget etter temperaturOhmmeter eller amperemeterTermometerForutsigelsen din
Varm resistansR = R₀·(1 + α·(T − T₀))

Tid

0.00 s

t

Temperatur

— °C

T

Resistans

— Ω

R = R₀·(1 + α·(T − T₀))

Økning i resistans

— Ω

ΔR = R₀·α·(T − T₀)

Forutsi før du starter

Skriv inn spådommen din for å gjøre forsøket klart. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi hvordan varme endrer resistansen.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første forsøk gir 50 ekstra. Et forsøk teller så snart det starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Het glødetråd

  1. Velg en test og les metallet, resistansen og temperaturene på kortet.
  2. Bruk R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), eller løs den for T; for lampen sammenligner du strømmene V ÷ R.
  3. Skriv inn spådommen din og trykk på Start. Spolen varmes opp, målerne følger med og tråden gløder.
  4. Sammenlign målerne og grafen med den oransje spådommen din.

Resistansen stiger med temperaturen

I et metall bæres strømmen av elektroner som driver mellom de vibrerende atomene i gitteret. Varm opp metallet, så vibrerer atomene kraftigere, elektronene støter oftere borti dem, og resistansen stiger. Over et moderat område er økningen nesten en rett linje: R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), der α sier hvor stor brøkdel R øker med per grad. For kobber er α omtrent 0,4 % per grad, så en spole som er 50 °C varmere har omtrent 20 % mer resistans. En lampetråd arbeider ved omtrent 2500 °C og har derfor omtrent tolv ganger sin kalde resistans; slått på kald trekker den et strømstøt i det første brøkdelen av et sekund. Snu formelen, og et metall blir et termometer: en platinasensor Pt100, 100 Ω ved 0 °C, brukes i laboratorier og fabrikker til å lese temperaturer ut fra resistansen.

En avgrenset læringsmodell

Resistansen følger den lineære modellen R = R₀·(1 + α·(T − T₀)) med α = 0,00393 /°C for kobber og α = 0,0045 /°C for wolfram fra 20 °C, og α = 0,00385 /°C for platina fra 0 °C. Ekte wolfram krummer oppover ved høy temperatur, så den varme resistansen til en ekte glødetråd er noe høyere enn i denne modellen. Spolen varmes jevnt opp over 2 s og holdes i 1 s; en ekte lampe varmes opp på omtrent et tidels sekund. Målerne og termometeret er ideelle, og lampen går på 230 V. Svar innenfor 2 % er riktige.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.