Electromagnetismo
Esfera conductora aislada
Una esfera aislada de radio R tiene C = 4πε₀R — compara la lectura en pF con el valor del libro.
Esfera conductora aislada — simulación interactiva de Electromagnetismo. Una esfera aislada de radio R tiene C = 4πε₀R — compara la lectura en pF con el valor del libro. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.
Capacitancia esférica
Una esfera aislada de radio R tiene C = 4πε₀R: compara la lectura en pF con el valor del libro.
Una esfera aislada de radio R tiene C = 4πε₀R: compara la lectura en pF con el valor del libro.
- Capacitancia de esfera aislada C = 4πε₀R
- Energía del capacitor U = ½CV²
Informe de investigación
Planifique la pregunta antes de abrir el laboratorio.
El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.
Pregunta de conducción
Una única esfera conductora aislada, cargada a cierto voltaje, también tiene capacitancia, incluso sin una segunda placa cerca. Si aumenta el voltaje de la esfera, ¿aumenta en proporción el campo justo fuera de ella?
Predicciones para pesar
- No, el campo depende del voltaje de una manera más compleja.
- Sí, el campo exterior es directamente proporcional al voltaje de la esfera.
- El campo exterior no depende en absoluto del voltaje de la esfera.
Roles variables
Lo que configuraste:
- Tensión de esfera V (V)
Lo que mides:
- Capacitancia C (pF)
- Campo exterior E (N/C)
Cómo se desarrolla la investigación
- Abra el ajuste preestablecido de esfera aislada y presione Restablecer. El radio de la esfera se fija en 8 cm.
- Habilite la lectura de intensidad de campo exterior.
- Establezca el voltaje de la esfera para cada prueba y registre la intensidad del campo medida al doble del radio de la esfera desde su centro.
Ecuación rectora
Capacitancia de esfera aislada — C = 4πε₀R
Una esfera conductora aislada de radio R tiene capacitancia C = 4πε₀R con respecto al infinito. A diferencia de un condensador de placas paralelas, no necesita un segundo conductor cercano: "el resto del espacio" actúa como la otra placa.
Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan
- Para una prueba, calcule C = 4πε₀R usando R = 0.08 m (igual en todas las pruebas), luego E = V/(2R) para el campo en el radio 2R desde el centro. Compare ambos con la tabla.
- Explique por qué, en un punto de medición fijo (aquí, a 2R del centro), el campo exterior aumenta linealmente con el voltaje de la esfera, aunque el campo de una carga puntual disminuye como 1/r².
¿Dónde aparece esto más allá del laboratorio?
- Un generador de Van de Graaff carga una esfera metálica aislada a un voltaje muy alto. Su capacitancia C = 4πε₀R es bastante pequeña para una esfera del tamaño de un laboratorio, razón por la cual incluso una cantidad modesta de carga puede llevarla a un voltaje extremadamente alto (V = Q/C).
- La Tierra misma se comporta aproximadamente como una esfera cargada aislada con una pequeña carga superficial negativa. Usando C = 4πε₀R con el radio de la Tierra (~6.4×10⁶ m), ¿esperaría que la capacitancia de la Tierra fuera mayor o menor que la esfera 8 cm de este experimento?
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 10: Conductors and Capacitors
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 9: Electric Potential
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Energy in particle motion and fields
- Bienvenido a Esfera aislada
- Selecciona la esfera
- Pulsa Reproducir
- Energía en una esfera
- Abre el panel de estudio
- ¡Lo lograste!
Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.
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