Elektromagnetismo
Nakahiwalay na conducting sphere
Ang hiwalay na sphere na may radius R ay may C = 4πε₀R — ihambing ang pF readout sa value mula sa textbook.
Nakahiwalay na conducting sphere — interactive na Elektromagnetismo simulation. Ang hiwalay na sphere na may radius R ay may C = 4πε₀R — ihambing ang pF readout sa value mula sa textbook. Libreng browser-based virtual physics lab na may live na SI measurement at guided tutorial.
Spherical capacitance
Ang hiwalay na sphere na may radius R ay may C = 4πε₀R — ihambing ang pF readout sa value mula sa textbook.
Ang hiwalay na conducting sphere na may radius R sa potential na V ay nag-iimbak ng charge na Q = CV kung saan C = 4πε₀R — linyar na lumalaki ang capacitance sa radius. Nasa labas na surface ang charge; sa loob ng conductor, E = 0. Ihambing ang pF readout sa 4πε₀R para sa ipinapakitang radius.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Investigation brief
Iplano ang tanong bago mo buksan ang lab
Ang brief ay kapareho ng prerendered na page: driving question, magkatunggaling hula, papel ng variable, governing law, setup, pagtatasa at prompt ng pagpapalawak — nananatiling nakikita at sa ganitong pagkakasunod.
Pangunahing tanong
Ang nag-iisang hiwalay na conducting sphere, na charged sa isang boltahe, ay may capacitance rin — kahit walang kalapit na pangalawang plate. Kung itinaas mo ang boltahe ng sphere, tataas ba nang proporsyonal ang field sa labas nito?
Mga hulang timbangin
- Hindi — mas komplikadong nakadepende ang field sa boltahe.
- Oo — diretang proporsyonal ang panlabas na field sa boltahe ng sphere.
- Hindi nakadepende sa boltahe ng sphere ang panlabas na field.
Mga papel ng variable
Ang itinatakda mo:
- Boltahe ng sphere V (V)
Ang sinusukat mo:
- Capacitance C (pF)
- Panlabas na field E (N/C)
Paano tumatakbo ang investigation
- Buksan ang isolated-sphere preset at pindutin ang I-reset. Nakapirmi ang radius ng sphere sa 8 cm.
- I-enable ang exterior field-strength readout.
- Itakda ang boltahe ng sphere sa bawat trial at itala ang field strength na sinusukat sa dalawang beses ng radius mula sa gitna.
Governing equation
Isolated Sphere Capacitance — C = 4πε₀R
Ang hiwalay na conducting sphere na may radius R ay may capacitance na C = 4πε₀R laban sa infinity. Hindi tulad ng parallel-plate capacitor, walang kailangan itong pangalawang conductor — ang 'natitirang espasyo' ang kumikilos bilang kabila.
Ang hinihingi sa mga estudyante na kalkulahin ng napi-print na worksheet
- Para sa isang trial, kalkulahin ang C = 4πε₀R gamit ang R = 0.08 m (pareho sa bawat trial), tapos ang E = V/(2R) para sa field sa radius 2R mula sa gitna. Ihambing ang dalawa sa table.
- Ipaliwanag kung bakit, sa nakatakdang punto ng pagsukat (dito, 2R mula sa gitna), linyar na sumusunod sa boltahe ng sphere ang panlabas na field — kahit ang field mismo ng point charge ay bumabagsak bilang 1/r².
Saan ito lumilitaw lampas sa lab
- Ang Van de Graaff generator ay nagcha-charge ng hiwalay na metal sphere sa napakataas na boltahe. Napakaliit ng capacitance C = 4πε₀R nito para sa lab-sized na sphere, at iyon mismo ang dahilan kung bakit kahit katamtamang charge ay makakapagtulak dito ng napakataas na boltahe (V = Q/C).
- Ang mismong Earth ay kumikilos na tinatayang hiwalay na charged sphere na may maliit na negatibong surface charge. Gamit ang C = 4πε₀R at radius ng Earth (~6.4×10⁶ m), mas malaki o mas maliit kaya ang capacitance ng Earth kaysa sa 8 cm na sphere ng experiment na ito?
- 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
- Mabuhay sa Isolated Sphere
- Piliin ang sphere
- Pindutin ang I-play
- Enerhiya sa sphere
- Buksan ang Properties panel
- Nagawa mo ito!
Buksan ang interactive simulation para buuin ang scene, pindutin ang I-play, at tuklasin na may live na measurement at guided tutorial.