Resistance, Collisions and Temperature
Regardez à l'intérieur d'un échantillon de cuivre en 3D : des cœurs ioniques vibrant dans un réseau décalé pendant qu'un seul électron zigzague entre eux, ses collisions comptées en direct. L'amplitude de vibration suit la racine carrée de la température absolue, si bien que R monte en ligne droite — en partant de R₀ et jamais de l'origine.
Comment utiliser cette simulation
- Faites glisser la commande de température et regardez réagir le compteur de collisions
- Appuyez sur Double 100 → 200 °C pour tester si doubler la température double la résistance
- Appuyez sur Extrapolate back pour suivre la droite vers le bas en direction de l'axe
- Appuyez sur Hide the casing pour voir le réseau et le trajet de l'électron sans obstacle
Ce qu’il faut observer
- Les collisions par seconde augmentent régulièrement à mesure que croît l'amplitude de vibration
- Doubler la température Celsius ne double pas la résistance, car la droite manque l'origine
- Le graphique R–t est une droite coupant l'axe en R₀, la résistance à 0 °C
- Extrapoler jusqu'à une résistance nulle pointe bien en dessous de 0 °C et non sur ce point
- Les cœurs ioniques ne quittent jamais leurs sites : seule la taille de leur vibration change
La physique derrière
La résistance vient des collisions des électrons avec les ions vibrants du réseau. Élever la température augmente l'amplitude de vibration : chaque cœur balaie une aire plus grande, le libre parcours moyen de l'électron se raccourcit et les collisions deviennent plus fréquentes. Sur la plage usuelle cela donne la loi linéaire R = R₀(1 + αt), où R₀ est la résistance à 0 °C et α le coefficient de température. La droite est bien droite mais ne passe pas par l'origine : extrapoler vers une résistance nulle mène à une température très inférieure à 0 °C, d'où une ordonnée à l'origine égale à R₀ et non à zéro.