Sträck tråden: längd och tjocklek bestämmer resistansen

Ett pedagogiskt simuleringsspel. En tråd ligger mellan två klämmor med en ohmmeter inkopplad. Förutsäg resistansen i en koppartråd, i en dubbelt så lång tråd, i en dubbelt så tjock och i en som sträckts till dubbla längden, och den längd kantal som ger 20 Ω.

ResistansResistivitet

STRÄCK TRÅDEN

Två meter koppar

Redo
Aktivera JavaScript för att sträcka tråden. Instruktionerna och det lösta exemplet går fortfarande att läsa.
KoppartrådKantaltrådOhmmeterDin förutsägelse
ResistansR = ρ·L ÷ A

Tid

0.00 s

t

Resistans

— Ω

R = ρ·L ÷ A

Längd

— m

L

Tvärsnittsarea

— mm²

A = π·d² ÷ 4

Förutsäg innan du startar

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

Förutsäg hur längd och tjocklek bestämmer 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 Sträck tråden

  1. Välj ett test och läs tråden och ändringen på kortet.
  2. Använd R = ρ·L ÷ A med A i m², eller tänk i proportioner: R ∝ L och R ∝ 1 ÷ d².
  3. Skriv din förutsägelse och tryck på Starta. Tråden rullas ut, blir längre, tjockare eller sträcks, och ohmmetern följer.
  4. Jämför ohmmetern och diagrammet med din orange förutsägelse.

Längd och tjocklek bestämmer resistansen

En tråd motverkar strömmen genom den, och hur mycket beror på tre saker: längden, tjockleken och metallen. En längre tråd är en längre väg, så dess resistans växer i proportion till längden. En tjockare tråd ger strömmen mer plats sida vid sida, så dess resistans minskar i proportion till tvärsnittsarean. Metallen kommer in genom resistiviteten ρ: kopparns är mycket låg, därför används koppar i elinstallationer, medan kantalens är ungefär 65 gånger högre, därför används kantal i värmeelement. Tillsammans blir R = ρ·L ÷ A. För en rund tråd är tvärsnittsarean A = π·d² ÷ 4, så dubbla diametern gör A fyra gånger så stor och R fyra gånger så liten. Att sträcka en tråd till dubbla längden med samma volym gör två saker på en gång: längden fördubblas och tvärsnittsarean halveras, så R blir fyra gånger så stor.

En avgränsad inlärningsmodell

Tråden är en jämn, rund ledare vid rumstemperatur med fast resistivitet: koppar 1,68 × 10⁻⁸ Ω·m, kantal 1,10 × 10⁻⁶ Ω·m. Trådarna i test 2 till 4 är av kantal, med de längder och tvärsnittsareor som ger deras startresistanser. Varje ändring görs jämnt under 2 s och hålls i 1 s; sträckning bevarar volymen, så tvärsnittsarean minskar när längden växer. Ohmmetern är ideal och klämmorna tillför ingen resistans. Svar inom 2 % är rätt.

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