Bola Bermuatan Terisolasi

1 · Memprediksi

Sebuah bola penghantar terisolasi, yang diisi dengan tegangan tertentu, juga memiliki kapasitansi - bahkan tanpa pelat kedua di dekatnya. Jika tegangan bola dinaikkan, apakah medan di luarnya meningkat secara proporsional?

• Tidak - medan bergantung pada tegangan dengan cara yang lebih kompleks.
• Ya — medan luar berbanding lurus dengan tegangan bola.
• Medan luar sama sekali tidak bergantung pada tegangan bola.

2 · Pengaturan

1. Buka preset bola terisolasi dan tekan Reset. Jari-jari bola ditetapkan sebesar 8 cm.
2. Aktifkan pembacaan kekuatan medan eksterior.
3. Tetapkan tegangan bola untuk setiap percobaan dan catat kuat medan yang diukur pada dua kali radius bola dari pusatnya.

3 · Kumpulkan Data

Plot kuat medan E (sumbu y) terhadap tegangan V (sumbu x) untuk tiga percobaan Anda. Apakah garis tersebut lurus melalui titik asal?

4 · Analisis

1. Untuk satu kali percobaan, hitung C = 4 πε₀R dengan menggunakan R = 0.08 m (sama pada setiap percobaan), kemudian E = V/(2R) untuk lapangan pada radius 2 R dari pusat. Bandingkan keduanya dengan tabel.
2. Jelaskan mengapa, pada titik pengukuran tetap (di sini, 2R dari pusat), medan luar berskala linier dengan tegangan bola — meskipun medan muatan titik itu sendiri turun menjadi 1/r².

5 · Perluas

1. Generator Van de Graaff mengisi bola logam terisolasi hingga tegangan sangat tinggi. Kapasitansinya C = 4πε₀R cukup kecil untuk bola berukuran laboratorium, itulah sebabnya muatan dalam jumlah kecil pun dapat mendorongnya ke tegangan yang sangat tinggi (V = Q/C).
2. Bumi sendiri berperilaku kira-kira seperti bola bermuatan terisolasi dengan muatan permukaan negatif yang kecil. Menggunakan C = 4 πε₀R dengan radius bumi (~6.4×10⁶ m), apakah Anda mengharapkan kapasitansi bumi lebih besar atau lebih kecil dari bola 8 cm percobaan ini?

Fisika di Balik Eksperimen Ini

← Kembali ke eksperimen