Izolēta uzlādēta sfēra

1 · Prognozē

Viena izolēta vadītājsfēra, uzlādēta līdz kādam spriegumam, arī ir kapacitāte — pat bez otrās plāksnes tuvumā. Ja tu paaugstini sfēras spriegumu, vai lauks tieši ārpus tās ceļas proporcionali?

• Nē — lauks atkarīgs no sprieguma sarežģītākā veidā.
• Jā — ārējais lauks ir tieši proporcionāls sfēras spriegumam.
• Ārējais lauks nav atkarīgs no sfēras sprieguma vispār.

2 · Iestati

1. Atver izolētās sfēras eksperimentu un nospied Atiestatīt. Sfēras rādiuss ir fiksēts 8 cm.
2. Ieslēdz ārējā lauka stipruma rādījumu.
3. Iestati sfēras spriegumu katram mēģinājumam un ieraksti lauka stiprumu, izmērītu divos sfēras rādiusos no tās centra.

3 · Vāc datus

Zīmē lauka stiprumu E (y ass) pret spriegumu V (x ass) saviem trim mēģinājumiem. Vai līnija ir taisna caur sākumpunktu?

4 · Analizē

1. Vienam mēģinājumam izrēķini C = 4πε₀R ar R = 0.08 m (tas pats katrā mēģinājumā), tad E = V/(2R) laukam rādiusā 2R no centra. Salīdzini abus ar tabulu.
2. Izskaidro, kāpēc pie fiksēta mērīšanas punkta (šeit 2R no centra) ārējais lauks skalējas lineāri ar sfēras spriegumu — kaut punkta lādiņa lauks pats dilst kā 1/r².

5 · Paplašina

1. Van de Graaff ģenerators uzlādē izolētu metāla sfēru līdz ļoti augstam spriegumam. Tās kapacitāte C = 4πε₀R ir diezgan maza laboratorijas izmēra sfērai — tieši tāpēc pat pieticīgs lādiņa daudzums var uzkāpt tai līdz ārkārtīgi augstam spriegumam (V = Q/C).
2. Zeme pati uzvedas aptuveni kā izolēta uzlādēta sfēra ar nelielu negatīvu virsmas lādiņu. Izmantojot C = 4πε₀R ar Zemes rādiusu (~6.4×10⁶ m), vai tu sagaidītu, ka Zemes kapacitāte ir lielāka vai mazāka nekā šī eksperimenta 8 cm sfēra?

Fizika aiz šī eksperimenta

← Atpakaļ pie eksperimenta

138 bezmaksas drukājamas fizikas darba lapas