Coulombin laki: kenttä pistelatauksen ympärillä

1 · Ennusta

Yksittäinen pistelataus istuu yksin avaruudessa. Jos siirrät koepistettä kaksi kertaa kauemmas, kuinka paljon sähkökentän voimakkuus laskee?

• Kenttä laskee arvoon 1/4 – se vaimenee etäisyyden neliön mukaan.
• Kenttä laskee arvoon 1/2 – se vaimenee lineaarisesti etäisyyden mukaan.
• Kenttä pysyy samana riippumatta etäisyydestä.

2 · Kokoa

1. Avaa yksittäinen varaus -esiasetus ja paina Nollaa. Lähdevaraus on kiinteä arvossa q = 5 nC.
2. Ota käyttöön kenttävoimakkuuden lukema koepisteessä.
3. Aseta koepisteen etäisyys varauksesta jokaiselle suoritukselle ja kirjaa kenttävoimakkuus.

3 · Kerää data

Kuvaa kenttävoimakkuus E (y-akseli) arvoa 1/r² vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi. Onko viiva suora origon kautta?

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske E = kq/r² arvoilla k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Vertaa taulukkoon.
2. Selitä käänteisen neliön lain avulla, miksi etäisyyden kaksinkertaistaminen neljääntää kenttävoimakkuuden puolittamisen sijaan.

5 · Laajenna

1. Potentiaalisarakkeesi (V = kq/r) vaimenee lempeämmin kuin kenttä (1/r arvon 1/r² sijaan). Selitä, miksi potentiaalilla ja kentällä on eri etäisyysriippuvuus, vaikka molemmat tulevat samasta lähdevarauksesta.
2. Coulombin laki E = kq/r² on täsmälleen sama matemaattinen muoto kuin Newtonin gravitaatiokenttä g = GM/r². Miksi kaksi täysin erilaista voimaa (sähköinen ja gravitaationaalinen) jakaisi tämän käänteisen neliön rakenteen?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia