एकटा भारित गोल

1 · अनुमान

एकटा वाहक गोल, काही व्होल्टेजावर भारित, त्याची संधारकता घेतो — जवळ दुसरा पट्टा नसतानाही. गोलाचा व्होल्टेज वाढवल्यास त्याच्या बाहेर त्याच्या लगेचची क्षेत्र-ताकद प्रमाणात वाढते का?

• नाही — क्षेत्र व्होल्टेजावर जास्त गुंतागुंतीने अवलंबूण.
• हो — बाह्य क्षेत्र गोलाच्या व्होल्टेजाच्या थेट प्रमाणात.
• बाह्य क्षेत्र गोलाच्या व्होल्टेजावर अजिबात अवलंबूण नाही.

2 · मांडणी

1. आयसोलेटेड-स्फिअर प्रीसेट उघडा व पुन्हा सेट दाबा. गोलाची त्रिज्या 8 cm वर निश्चित.
2. बाह्य क्षेत्र-ताकद वाचन सुरू करा.
3. प्रत्येक फेरीसाठी गोलाचा व्होल्टेज निश्चित करा व केंद्रापासून दुप्पट त्रिज्येवर मोजलेली क्षेत्र-ताकद नोंदवा.

3 · डेटा गोळा करा

तुमच्या तीन फेर्यांसाठी क्षेत्र-ताकद E (y-अक्ष) विरुद्ध व्होल्टेज V (x-अक्ष) काढा. रेषा उगमातून सरळ जाते का?

4 · विश्लेषण

1. एका फेरीसाठी R = 0.08 m सह C = 4πε₀R काढा (प्रत्येक फेरीत तेच), मग केंद्रापासून 2R त्रिज्येवरील क्षेत्रासाठी E = V/(4R) — हे E = V·R/r², r = 2R मधून येते. दोन्ही तक्त्याशी तुलना करा.
2. निश्चित मापन-बिंदूवर (इथे केंद्रापासून 2R), बाह्य क्षेत्र गोलाच्या व्होल्टेजासह रेषीयपणे का स्केल होते ते स्पष्ट करा — एकट्या भारित गोलाचे बाह्य क्षेत्र त्याच्या केंद्रातील बिंदू-भाराच्या 1/r² नियमाइतकेच असल्याने हेच अपेक्षित (फक्त V बदलता, r स्थिर — नेहमी रेषीय नाते देते; 1/r² अवलंबनता अंतरावर, व्होल्टेजावर नाही).

5 · विस्तार

1. व्हॅन डी ग्राफ जनरेटर एकट्या धातूच्या गोलाला खूप उच्च व्होल्टेजावर चार्ज करतो. प्रयोगशाळा-आकाराच्या गोलासाठी त्याची संधारकता C = 4πε₀R खूपच लहान — म्हणूनच थोडक्यात भारानेही तो अत्यंत उच्च व्होल्टेजावर जातो (V = Q/C).
2. पृथ्वी स्वतः थोड्या ऋण पृष्ठ-भारासह एकट्या भारित गोलासारखी वागते. C = 4πε₀R पृथ्वीची त्रिज्या (~6.4×10⁶ m) घेऊन, पृथ्वीची संधारकता या प्रयोगाच्या 8 cm गोलापेक्षा जास्त की कमी असेल असे वाटते?

या प्रयोगामागील भौतिकशास्त्र

← प्रयोगाकडे परत

138 मोफत मुद्रणयोग्य भौतिकशास्त्र प्रयोगशाळा कार्यपत्रिका