Điện trở dây dẫn theo vật liệu, chiều dài, tiết diện
Chọn vật liệu dây dẫn (bạc, đồng, nhôm, vonfram, sắt, nikelin, nicrom hoặc tự đặt điện trở suất), kéo thanh trượt chiều dài và tiết diện; điện trở R = ρ·L/S hiện ngay, mỗi kí hiệu trong công thức phóng to hay thu nhỏ theo giá trị của nó. Dây vẽ trên canvas dài ra/ngắn lại, to ra/mảnh lại và đổi màu theo vật liệu; chấm mật độ trong thân dây tăng theo điện trở suất. Ghi số liệu vào bảng và xem đồ thị R theo chiều dài để rút ra quy luật tỉ lệ thuận với L, tỉ lệ nghịch với S. Phỏng theo mô phỏng "Resistance in a Wire" của PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder (CC BY 4.0); đã viết lại.
Bài "Điện trở, định luật Ohm" trong chủ đề Điện của Khoa học tự nhiên 9 nêu công thức R = ρ·L/S: điện trở của dây dẫn tỉ lệ thuận với chiều dài, tỉ lệ nghịch với tiết diện và phụ thuộc vật liệu qua điện trở suất ρ. Mô phỏng dựng một đoạn dây trên canvas để học sinh nhìn thấy trực tiếp ba yếu tố này thay đổi điện trở như thế nào, thay vì chỉ nhớ công thức.
Một danh sách chọn cho phép đổi vật liệu theo đúng bảng điện trở suất SGK (Bạc 1,6×10⁻⁸ Ω·m, Đồng 1,7×10⁻⁸, Nhôm 2,8×10⁻⁸, Vonfram 5,5×10⁻⁸, Sắt 12,0×10⁻⁸, Nikelin 40×10⁻⁸, Nicrom 110×10⁻⁸ Ω·m) hoặc "Tuỳ chỉnh" để tự kéo thanh trượt điện trở suất; hai thanh trượt khác chỉnh chiều dài dây (0,5–20 m) và tiết diện dây (0,1–5,0 mm²). Phương trình lớn R = ρ · L / S hiện ở đầu trang với bốn kí hiệu R, ρ, L, S đều đổi cỡ chữ theo đúng vị trí giá trị hiện tại trong khoảng cho phép, giúp học sinh "nhìn thấy" đại lượng nào đang lớn, đại lượng nào đang nhỏ. Dây vẽ bằng canvas dài ra khi tăng L, to ra khi tăng S, đổi màu theo vật liệu, còn mật độ chấm bên trong thân dây tăng theo điện trở suất. Với dây đồng dài 4 m, tiết diện 1,0 mm², điện trở tính được là 0,068 Ω, đúng như công thức R = ρ·L/S.
Nút "Ghi số liệu" lưu tối đa 10 phép đo (vật liệu, L, S, R) vào bảng và vẽ thành điểm trên đồ thị R theo L, tô màu theo vật liệu, giúp học sinh tự làm thí nghiệm ảo để so sánh dây dài/ngắn, to/mảnh, hay vật liệu khác nhau trước khi trả lời câu hỏi trên lớp.
Câu hỏi gợi ý:
– Giữ nguyên vật liệu và tiết diện, tăng chiều dài dây gấp đôi thì điện trở thay đổi thế nào?
– Vì sao dây dẫn điện trong nhà thường làm bằng đồng chứ không phải sắt hay nicrom?
– Hai dây cùng vật liệu, cùng chiều dài nhưng tiết diện khác nhau, dây nào có điện trở lớn hơn?
Tham số điều chỉnh được
- Chiều dài dây L (0,5–20 m)
- Tiết diện dây S (0,1–5 mm²)
- Vật liệu dây dẫn
- Điện trở suất tuỳ chỉnh ρ (1–150 ×10⁻⁸ Ω·m)
- Hiện bảng số liệu và đồ thị