Izoliuotas įelektrintas rutulys

1 · Spėk

Vienas izoliuotas laidininko rutulys, įelektrintas iki tam tikros įtampos, taip pat turi talpą — net be antros plokštumos šalia. Jei pakelsi rutulio įtampą, ar laukas vos už jo kyla proporcingai?

• Ne — laukas priklauso nuo įtampos sudėtingiau.
• Taip — išorinis laukas tiesiogiai proporcingas rutulio įtampai.
• Išorinis laukas visai nepriklauso nuo rutulio įtampos.

2 · Paruošk

1. Atidaryk „Izoliuotas įelektrintas rutulys“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Rutulio spindulys fiksuotas 8 cm.
2. Įjunk išorinio lauko stiprio rodmuo.
3. Nustatyk rutulio įtampą kiekvienam bandymui ir užsirašyk lauko stiprį, išmatuotą dvigubo rutulio spindulio atstumu nuo jo centro.

3 · Rink duomenis

Braišyk lauko stiprį E (y ašis) prieš įtampą V (x ašis) savo trims bandymams. Ar linija tiesė pro pradžią?

4 · Analizuok

1. Vienam bandymui apskaičiuok C = 4πε₀R naudodamas R = 0.08 m (tas pats kiekviename bandyme), tada E = V/(2R) laukui spinduliu 2R nuo centro. Palygink abu su lentele.
2. Paaiškink, kodėl fiksuotame matavimo taške (čia 2R nuo centro) išorinis laukas skaluojasi tiesiškai su rutulio įtampa — nors taškinio krūvio laukas pats krenta kaip 1/r².

5 · Išplėsk

1. Van de Graaff generatorius įkrauna izoliuotą metalinį rutulį iki labai aukštos įtampos. Jo talpa C = 4πε₀R yra gana maža laboratorinio dydžio rutuliui — būtent todėl net menkas krūvio kiekis gali jį išstumti iki itin aukštos įtampos (V = Q/C).
2. Žemė pati elgiasi apytiksliai kaip izoliuotas įelektrintas rutulys su mažu neigiamu paviršiaus krūviu. Naudodamas C = 4πε₀R su Žemės spinduliu (~6.4×10⁶ m), ar tikėtumeisi Žemės talpą didesnę ar mažesnę už šio eksperimento 8 cm rutulį?

Fizika už šio eksperimento

← Grįžti prie eksperimento

138 nemokami spausdinami fizikos darbo lapai