Isang Nahiwalay na Charged Sphere

1 · Humula

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?

• 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.

2 · Mag-set Up

1. Buksan ang isolated-sphere preset at pindutin ang I-reset. Nakapirmi ang radius ng sphere sa 8 cm.
2. I-enable ang exterior field-strength readout.
3. Itakda ang boltahe ng sphere sa bawat trial at itala ang field strength na sinusukat sa dalawang beses ng radius mula sa gitna.

3 · Mangulekta ng Data

I-plot ang field strength E (y-axis) laban sa boltahe V (x-axis) para sa tatlong trial. Tuwid ba sa pinagmulan?

4 · Mag-analisa

1. 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.
2. 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.

5 · Palawakin

1. 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).
2. 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?

Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito

← Bumalik sa experiment