Sähködipoli: kahden vastakkaisen varauksen superpositio

1 · Ennusta

Positiivinen ja yhtä suuri negatiivinen varaus istuvat kiinteällä etäisyydellä toisistaan. Kumoavatko niiden kentät keskipisteessä vai summautuvatko ne?

• Kentät kumoavat täsmälleen keskipisteessä.
• Kentät ovat kohtisuorassa toisiinsa nähden eivätkä yksinkertaisesti summaudu tai kumoa.
• Kentät summautuvat – molemmat varaukset työntävät/vetävät koelatausta samaan suuntaan keskipisteessä.

2 · Kokoa

1. Avaa dipoli-esiasetus ja paina Nollaa. Varaukset ovat ±3 nC.
2. Ota käyttöön kenttävoimakkuuden lukema keskipisteessä.
3. Aseta puolietäisyys kunkin varauksen ja keskipisteen välillä jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kenttävoimakkuus siellä.

3 · Kerää data

Kuvaa kenttävoimakkuus E (y-akseli) arvoa 1/s² vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske E = 2kq/s² arvoilla k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 nC. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä, miksi kerroin 2 ilmestyy: keskipisteessä positiivisen varauksen ulospäin suuntautuva kenttä ja negatiivisen varauksen sisäänpäin suuntautuva kenttä osoittavat samaan suuntaan, joten niiden suuruudet summautuvat eivätkä kumoa.

5 · Laajenna

1. Kaukana dipolista (etäisyys paljon suurempi kuin erotus) kenttä vaimenee vielä nopeammin kuin 1/r² – lähempänä 1/r³ – koska kahden varauksen kentät kumoavat lähes. Selitä, miksi lähes täydellinen kumoutuminen suurella etäisyydellä tekisi kentästä heikomman kuin yksittäisen pistelatauksen.
2. Vesimolekyylit käyttäytyvät kuin pienet sähködipolit (toinen puoli hieman positiivinen, toinen hieman negatiivinen). Selitä, miksi tämä dipoliluonne auttaa vettä liuottamaan ioniyhdisteitä, kuten suolaa.

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia