Het glödtråd: resistansen stiger med temperaturen

Ett pedagogiskt simuleringsspel. En metallspole värms jämnt medan en ohmmeter och en termometer följer med. Förutsäg resistansen i varm koppar och i en glödande lamptråd, hur mycket mer ström en kall lampa drar, vilken temperatur en platinagivare visar och vilken temperatur som fördubblar en resistans.

ResistansTemperatur

HET GLÖDTRÅD

Varm koppar

Redo
Aktivera JavaScript för att värma glödtråden. Instruktionerna och det lösta exemplet går fortfarande att läsa.
Spolen, färgad efter temperaturOhmmeter eller amperemeterTermometerDin förutsägelse
Varm resistansR = R₀·(1 + α·(T − T₀))

Tid

0.00 s

t

Temperatur

— °C

T

Resistans

— Ω

R = R₀·(1 + α·(T − T₀))

Ökning av resistansen

— Ω

ΔR = R₀·α·(T − T₀)

Förutsäg innan du startar

Skriv din förutsägelse för att förbereda försöket. Starta är avstängd tills det finns ett svar.

Förutsäg hur värme ändrar resistansen.

Uppdragspoäng—

Varje svar måste ligga inom 2 %: vart och ett ger 100 poäng. Rätt på första försöket ger 50 extra. Ett försök räknas så snart det startar.

✓ Rätt svar① Första försöket

Så spelar du Het glödtråd

  1. Välj ett test och läs metallen, dess resistans och temperaturerna på kortet.
  2. Använd R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), eller lös den för T; för lampan jämför du strömmarna V ÷ R.
  3. Skriv din förutsägelse och tryck på Starta. Spolen värms, mätarna följer med och tråden glöder.
  4. Jämför mätarna och diagrammet med din orange förutsägelse.

Resistansen stiger med temperaturen

I en metall bärs strömmen av elektroner som driver mellan gittrets vibrerande atomer. Värm metallen så vibrerar atomerna kraftigare, elektronerna stöter oftare emot dem och resistansen stiger. Inom ett måttligt område är ökningen nästan en rät linje: R = R₀·(1 + α·(T − T₀)), där α anger med hur stor andel R växer per grad. För koppar är α ungefär 0,4 % per grad, så en spole som är 50 °C varmare har ungefär 20 % mer resistans. En lamptråd arbetar vid ungefär 2500 °C och har därför ungefär tolv gånger sin kalla resistans; tänd kall drar den en strömrusning under den första bråkdelen av en sekund. Vänd på formeln så blir en metall en termometer: en platinagivare Pt100, 100 Ω vid 0 °C, används i laboratorier och fabriker för att läsa av temperaturer ur sin resistans.

En avgränsad inlärningsmodell

Resistansen följer den linjära modellen R = R₀·(1 + α·(T − T₀)) med α = 0,00393 /°C för koppar och α = 0,0045 /°C för volfram från 20 °C, och α = 0,00385 /°C för platina från 0 °C. Verklig volfram kröker uppåt vid hög temperatur, så en verklig glödtråds varma resistans är något högre än i den här modellen. Spolen värms jämnt under 2 s och hålls i 1 s; en verklig lampa värms på ungefär en tiondels sekund. Mätarna och termometern är ideala, och lampan drivs med 230 V. Svar inom 2 % är rätt.

Om du byter språk behålls försöket, förutsägelsen, antalet försök och körningen.