Izolovaná nabitá koule

1 · Predikuj

Jediná izolovaná vodivá koule nabitá na nějaké napětí má také kapacitu — i bez druhé desky poblíž. Když zvýšíš napětí koule, roste pole těsně mimo ni úměrně?

• Ne — pole závisí na napětí složitějším způsobem.
• Ano — vnější pole je přímo úměrné napětí koule.
• Vnější pole vůbec nezávisí na napětí koule.

2 · Sestavení

1. Otevři předvolbu isolated-sphere a stiskni Resetovat. Poloměr koule je pevně 8 cm.
2. Zapni odečet vnější intenzity pole.
3. Nastav napětí koule pro každý pokus a zapiš intenzitu pole měřenou ve dvojnásobku poloměru koule od středu.

3 · Sbírej data

Vynes intenzitu pole E (osa y) proti napětí V (osa x) pro své tři pokusy. Prochází čára počátkem?

4 · Analyzuj

1. Pro jeden pokus spočti C = 4πε₀R s R = 0.08 m (stejné v každém pokusu), pak E = V/(2R) pro pole při poloměru 2R od středu. Porovnej obě s tabulkou.
2. Vysvětli, proč v pevném měřicím bodě (tady 2R od středu) vnější pole roste lineárně s napětím koule — i když pole bodového náboje samo klesá jako 1/r².

5 · Rozšiř

1. Van de Graaffův generátor nabíjí izolovanou kovovou kouli na velmi vysoké napětí. Její kapacita C = 4πε₀R je pro laboratorní kouli dost malá, a právě proto i skromné množství náboje může vyhnat napětí do extrému (V = Q/C).
2. Země sama se chová přibližně jako izolovaná nabitá koule s malým záporným povrchovým nábojem. Pomocí C = 4πε₀R s poloměrem Země (~6.4×10⁶ m) — očekával bys kapacitu Země větší, nebo menší než 8 cm koule tohoto experimentu?

Fyzika za tímto experimentem

← Zpět na experiment

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky