Coulombs lov: Feltet omkring en punktladning

1 · Forudsig

En enkelt punktladning står alene i rummet. Hvis du flytter et testpunkt dobbelt så langt væk, hvor meget falder feltstyrken så?

• Feltet falder til 1/4 — det aftager med afstandens kvadrat.
• Feltet falder til 1/2 — det aftager lineært med afstanden.
• Feltet er det samme uanset afstanden.

2 · Opsætning

1. Åbn forudstillingen single-charge, og tryk på Nulstil. Kildeladningen er fast på q = 5 nC.
2. Slå feltstyrkeaflæsningen til ved et testpunkt.
3. Indstil testpunktets afstand fra ladningen for hvert forsøg, og notér feltstyrken.

3 · Saml data

Afbild feltstyrke E (y-aksen) mod 1/r² (x-aksen) for dine tre forsøg. Er linjen ret og går gennem nulpunktet?

4 · Analysér

1. Beregn for ét forsøg E = kq/r² med k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar ud fra den omvendte kvadratlov, hvorfor en fordobling af afstanden kvartdeler feltstyrken frem for at halvere den.

5 · Udvid

1. Din potentialekolonne (V = kq/r) aftager mildere end feltet (1/r i stedet for 1/r²). Forklar, hvorfor potentiale og felt har forskellig afstandsafhængighed, selvom begge kommer fra samme kildeladning.
2. Coulombs lov E = kq/r² har præcis samme matematiske form som Newtons gravitationsfelt g = GM/r². Hvorfor mon to helt forskellige kræfter (elektrisk og gravitationel) deler denne omvendte kvadratstruktur?

Fysikken bag dette eksperiment

← Tilbage til eksperimentet

138 gratis printbare fysik-labark