Field ng Finite na Linya ng Charge

1 · Humula

Ang finite na tuwid na rod ay may charge na kumakalat nang pantay sa haba nito. Sa perpendicular bisector, sumusunod ba sa parehong 1/r² law ang field ng linya ng charge gaya ng point charge?

2 · Mag-set Up

  1. Buksan ang line-charge preset at pindutin ang I-reset. Ang rod ay may linear charge density na 2 nC/m sa habang 4.8 m.
  2. I-enable ang field-strength readout sa perpendicular bisector.
  3. Itakda ang perpendicular na distansya mula sa midpoint ng rod sa bawat trial at itala ang field strength.

3 · Mangulekta ng Data

Perpendicular na distansya d (m)Field strength E_y (N/C)
1.00
2.00
3.00

I-plot ang |E_y| (y-axis) laban sa 1/d (x-axis) at hiwalay na laban sa 1/d² (x-axis) para sa tatlong trial. Alin ang mas mukhang tuwid na linya sa mga distansiyang ito?

4 · Mag-analisa

  1. Para sa isang trial, kalkulahin ang E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) gamit ang k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Ihambing sa table.
  2. Ipaliwanag kung bakit hindi nababawas sa malinis na power law na gaya ng 1/r² ang field ng finite na linya ng charge — nakadepende ito sa distansya d at sa half-length ng rod sa pamamagitan ng kombinasyong √(L_half² + d²).

5 · Palawakin

  1. Kapag napakaliit na ng distansya d kumpara sa haba ng rod, lumalapit ang formula sa E ≈ −2kλ/d (ang klasikong 'infinite line of charge' na resulta, na bumabagsak bilang 1/d hindi 1/d²). Ipaliwanag, gamit ang formula mo, kung bakit kumikilos ang finite na rod bilang infinite kapag malapit ka.
  2. Kapag napakalaki na ng d kumpara sa haba ng rod, dapat lumalapit ang formula sa point-charge resultang E ≈ kQ_total/d² (kung saan Q_total = λ·2L_half). Ipaliwanag nang pisikal kung bakit mukhang point charge ang extended na charge distribution mula sa sapat na kalayuan.

← Bumalik sa experiment

Elektromagnetismo

138 Libreng Napi-print na Physics Lab Worksheet