एक पृथक आवेशित क्षेत्र

1 · भविष्यवाणी

कुछ वोल्टेज से आवेशित एक एकल पृथक संवाहक गोले में भी एक धारिता होती है - यहाँ तक ​​कि पास में कोई दूसरी प्लेट न होने पर भी। यदि आप गोले का वोल्टेज बढ़ाते हैं, तो क्या उसके ठीक बाहर का क्षेत्र उसी अनुपात में बढ़ता है?

• नहीं - क्षेत्र अधिक जटिल तरीके से वोल्टेज पर निर्भर करता है।
• हाँ - बाहरी क्षेत्र सीधे गोले के वोल्टेज के समानुपाती होता है।
• बाहरी क्षेत्र गोले के वोल्टेज पर बिल्कुल भी निर्भर नहीं करता है।

2 · सेट अप

1. isolated-sphere प्रीसेट खोलें और रीसेट दबाएँ। गोले की त्रिज्या 8 सेमी पर निश्चित है।
2. बाहरी field-strength रीडआउट सक्षम करें।
3. प्रत्येक परीक्षण के लिए गोले का वोल्टेज सेट करें और उसके केंद्र से गोले की त्रिज्या के दोगुने पर मापी गई क्षेत्र की ताकत को रिकॉर्ड करें।

3 · डेटा एकत्रित करें

अपने तीन परीक्षणों के लिए वोल्टेज V (x-अक्ष) के विरुद्ध फ़ील्ड ताकत E (y-अक्ष) प्लॉट करें। क्या रेखा मूल बिन्दु से होकर सीधी जाती है?

4 · विश्लेषण करें

1. एक परीक्षण के लिए, R = 0.08 m (प्रत्येक परीक्षण में समान) का उपयोग करके C = 4 πε₀R की गणना करें, फिर केंद्र से त्रिज्या 2 R पर फ़ील्ड के लिए E = V/(2R) की गणना करें। दोनों की तुलना तालिका से करें।
2. बताएं कि, एक निश्चित माप बिंदु पर (यहाँ, केंद्र से 2 R), बाहरी क्षेत्र क्षेत्र के वोल्टेज के साथ रैखिक रूप से स्केल करता है - भले ही एक बिंदु चार्ज का क्षेत्र स्वयं 1 /r². के रूप में गिर जाता है

5 · विस्तार

1. एक वैन डी ग्रैफ़ जनरेटर एक अलग धातु के गोले को बहुत उच्च वोल्टेज पर चार्ज करता है। इसकी धारिता C = 4πε₀R एक lab-sized गोले के लिए काफी छोटी है, यही कारण है कि चार्ज की मामूली मात्रा भी इसे अत्यधिक उच्च वोल्टेज (V = Q/C) तक चला सकती है।
2. पृथ्वी स्वयं लगभग एक छोटे से नकारात्मक सतह आवेश के साथ एक पृथक आवेशित गोले की तरह व्यवहार करती है। पृथ्वी की त्रिज्या (~6.4×10⁶ m) के साथ C = 4πε₀R का उपयोग करते हुए, क्या आप उम्मीद करेंगे कि पृथ्वी की धारिता इस प्रयोग के 8 सेमी गोले से बड़ी या छोटी होगी?

इस प्रयोग के पीछे का भौतिकी

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