琴弦粗细主要由材质、张力和音高决定。材质不同弹性系数不同，比如钢弦比尼龙弦更硬更细。张力越大音高越高，所以琴弦越细张力越小。琴弦太粗会降低延展性，太细容易断。比如吉他高音弦直径0.25毫米，低音弦0.8毫米，张力差3倍多。

琴弦粗细和材质直接相关，材质弹性系数影响可塑性。钢制琴弦弹性系数是2.1×10^11帕斯卡，尼龙弦0.4×10^11帕斯卡，所以钢弦更细但更耐拉。张力公式T=πr²f²，半径r越大张力T越大。比如吉他E弦张力1800牛，B弦张力600牛，直径差3倍。音高公式f=1/(2L)√(T/μ)，弦长L固定时，张力T和线密度μ的平方根成反比。当音高升高八度，张力需增加四倍，所以高音弦必须更细。实验数据显示，相同材质下，0.3毫米琴弦在120赫兹时张力比0.5毫米弦小40%，但延展性差15%。因此琴弦设计要平衡弹性、张力和音高需求，比如钢琴低音弦用0.8毫米钢丝，高音弦用0.25毫米铝制弦，张力差达8倍。