Elektromágnesség
Izolált vezető gömb
Az R sugarú izolált gömb C = 4πε₀R — hasonlítsd a pF-kijelzőt a tankönyvi értékkel.
Izolált vezető gömb — interaktív Elektromágnesség szimuláció. Az R sugarú izolált gömb C = 4πε₀R — hasonlítsd a pF-kijelzőt a tankönyvi értékkel. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Gömbkapacitás
Egy R sugarú izolált gömb C = 4πε₀R — hasonlítsd a pF-kijelzőt a tankönyvi értékkel.
Egy R sugarú izolált vezető gömb V potenciálra töltve Q = CV töltést tárol C = 4πε₀R kapacitással — a kapacitás lineárisan nő a sugárral. A töltés a külső felületen ül; a vezető belsejében E = 0. Hasonlítsd a pF-kijelzőt a 4πε₀R-rel a megjelenített sugárra.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egyetlen izolált vezető gömb, valamely feszültségre töltve, szintén kapacitással bír — még közelében lévő második lemez nélkül is. Ha emeled a gömb feszültségét, arányosan nő-e a közvetlenül a felülete mellett lévő tér?
Mérlegelendő jóslatok
- Nem — a tér bonyolultabban függ a feszültségtől.
- Igen — a külső tér közvetlenül arányos a gömb feszültségével.
- A külső tér egyáltalán nem függ a gömb feszültségétől.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Gömbfeszültség V (V)
Amit mérsz:
- Kapacitás C (pF)
- Külső tér E (N/C)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg az isolated-sphere előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A gömb sugara rögzítve 8 cm.
- Engedélyezd a külső térerősség-kijelzőt.
- Állítsd be a gömb feszültségét minden mérésnél, és rögzítsd a középpontjától a sugár kétszeresére mért térerősséget.
Vezéregyenlet
Elszigetelt gömb kapacitása — C = 4πε₀R
Egy R sugarú izolált vezető gömb kapacitása a végtelenhez viszonyítva C = 4πε₀R. A síkkondenzátortól eltérően nem kell mellé második vezető — „a tér többi része” játszik a másik lemez szerepét.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki a C = 4πε₀R-t R = 0.08 m használatával (minden mérésben ugyanaz), majd E = V/(2R) a középponttól 2R sugaron mért térre. Hasonlítsd mindkettőt a táblázathoz.
- Magyarázd meg, miért skálázódik lineárisan a külső tér a gömb feszültségével rögzített mérőponton (itt a középponttól 2R-nél) — noha maga a ponttöltés tere 1/r² szerint esik.
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Egy Van de Graaff-generátor egy izolált fémgömböt nagyon magas feszültségre tölt. A C = 4πε₀R kapacitása egészen kicsi egy laboratóriumi méretű gömbnél, és pontosan ezért már egy mérsékelt töltésmennyiség is rendkívül magas feszültségre tudja vinni (V = Q/C).
- A Föld maga is megközelítőleg izolált töltött gömbként viselkedik kis negatív felületi töltéssel. A C = 4πε₀R és a Föld sugarával (~6.4×10⁶ m) számolva nagyobbra vagy kisebbre várnád a Föld kapacitását, mint e kísérlet 8 cm-es gömbje?
- 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
- Üdv az Izolált gömbnél
- Válaszd ki a gömböt
- Nyomd meg az Indítást
- Energia egy gömbön
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.