Νόμος Coulomb: Το πεδίο γύρω από σημειακό φορτίο

1 · Πρόβλεψε

Ένα μεμονωμένο σημειακό φορτίο κάθεται μόνο του στον χώρο. Αν μετακινήσεις δοκιμαστικό σημείο διπλάσια μακριά, πόσο πέφτει η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου;

• Το πεδίο πέφτει στο 1/4 — μειώνεται με το τετράγωνο της απόστασης.
• Το πεδίο πέφτει στο 1/2 — μειώνεται γραμμικά με την απόσταση.
• Το πεδίο μένει ίδιο ανεξαρτήτως απόστασης.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή single-charge και πάτησε Επαναφορά. Το φορτίο πηγής είναι σταθερό σε q = 5 nC.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη έντασης πεδίου σε δοκιμαστικό σημείο.
3. Ρύθμισε την απόσταση του δοκιμαστικού σημείου από το φορτίο για κάθε δοκιμή και κατέγραψε την ένταση πεδίου.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε την ένταση πεδίου E (άξονας y) έναντι του 1/r² (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Είναι η γραμμή ευθεία και περνά από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε E = kq/r² χρησιμοποιώντας k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας τον νόμο αντίστροφου τετραγώνου, γιατί ο διπλασιασμός της απόστασης μειώνει την ένταση πεδίου στο ένα τέταρτο αντί να τη μισοποιεί.

5 · Επέκταση

1. Η στήλη δυναμικού σου (V = kq/r) πέφτει πιο ήπια από το πεδίο (1/r αντί για 1/r²). Εξήγησε γιατί το δυναμικό και το πεδίο έχουν διαφορετική εξάρτηση απόστασης παρότι και τα δύο προέρχονται από το ίδιο φορτίο πηγής.
2. Ο νόμος Coulomb E = kq/r² έχει το ακριβώς ίδιο μαθηματικό σχήμα με το βαρυτικό πεδίο Newton g = GM/r². Γιατί δύο εντελώς διαφορετικές δυνάμεις (ηλεκτρική και βαρυτική) μπορεί να μοιράζονται αυτή τη δομή αντίστροφου τετραγώνου;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής