Elektromagnetism
Isoleeritud juhtiv kera
Isoleeritud kera raadiusega R omab C = 4πε₀R — võrdle pF näitu õpiku väärtusega.
Isoleeritud juhtiv kera — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. Isoleeritud kera raadiusega R omab C = 4πε₀R — võrdle pF näitu õpiku väärtusega. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Kermahtuvus
Isoleeritud kera raadiusega R omab C = 4πε₀R — võrdle pF näitu õpiku väärtusega.
Isoleeritud juhtiv kera raadiusega R potentsiaalil V salvestab laengu Q = CV, kus C = 4πε₀R — mahtuvus kasvab raadiusega lineaarselt. Laeng istub välispinnal; juhi sees E = 0. Võrdle pF näitu väärtusega 4πε₀R kuvatud raadiuse jaoks.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Üksik isoleeritud juhtiv kera, laetud mingi pingeni, omab samuti mahtuvust — isegu ilma teise plaadita lähedal. Kui sa tõstad kera pinget, kas väli kohe tema välisküljel tõuseb proportsionaalselt?
Kaalutavad ennustused
- Ei — väli sõltub pingest keerukamal viisil.
- Jah — välisväli on kera pingega otseselt võrdeline.
- Välisväli ei sõltu kera pingest üldse.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Kera pinge V (V)
Mida sa mõõdad:
- Mahtuvus C (pF)
- Välisväli E (N/C)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava üksiku kera eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Kera raadius on fikseeritud 8 cm.
- Lülita sisse välisvälja tugevuse näit.
- Sea iga katse jaoks kera pinge ja kirjuta üles väljatugevus, mõõdetuna kahe kera raadiuse kaugusel tema keskmesse.
Juhtiv võrrand
Üksiku kera mahtuvus — C = 4πε₀R
Isoleeritud juhtival heal raadiusega R on mahtuvus C = 4πε₀R lõpmatuseni. Erinevalt plaatkondensaatorist ei vaja ta lähedal teist juhtjat — „ülejäänud ruum“ toimib teise plaadina.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses C = 4πε₀R, kasutades R = 0.08 m (sama igas katses), seejärel E = V/(2R) välja jaoks raadiusel 2R keskmesse. Võrdle mõlemat tabeliga.
- Selgita, miks fikseeritud mõõtepunkti (siin 2R keskmesse) korral välisväli skaleerub kera pingega lineaarselt — kuigi punktilaengu väli ise kahaneb kui 1/r².
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Van de Graaffi generaator laeb isoleeritud metallkera väga kõrge pingeni. Tema mahtuvus C = 4πε₀R on laborisuuruses kerale päris väike, ja just seepärast võib juba mõõdukas laenguhulk teda äärmiselt kõrge pingeni viia (V = Q/C).
- Maa ise käitub ligikaudu nagu isoleeritud laetud kera väikese negatiivse pinnalaenguga. Kasutades C = 4πε₀R koos Maa raadiusega (~6.4×10⁶ m), kas sa ootaksid Maa mahtuvust olevat suurema või väiksema kui selle eksperimendi 8 cm kera?
- 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
- Tere tulemast isoleeritud kera juurde
- Vali kera
- Vajuta Esita
- Eenergia kerel
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.