Elektromagnetisme
Sfera konduktor terasing
Sfera terasing berjejari R mempunyai C = 4πε₀R -- bandingkan bacaan pF dengan nilai buku teks.
Sfera konduktor terasing — simulasi Elektromagnetisme interaktif. Sfera terasing berjejari R mempunyai C = 4πε₀R -- bandingkan bacaan pF dengan nilai buku teks. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Kemuatan sfera
Sfera terasing berjejari R mempunyai C = 4πε₀R -- bandingkan bacaan pF dengan nilai buku teks.
Sfera konduktor terasing berjejari R pada keupayaan V menyimpan cas Q = CV dengan C = 4πε₀R -- kemuatan membesar secara linear dengan jejari. Cas terletak pada permukaan luar; di dalam konduktor E = 0. Bandingkan bacaan pF dengan 4πε₀R bagi jejari yang dipaparkan.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Satu sfera konduktor terasing tunggal, dicaskan kepada sesuatu voltan, juga mempunyai kemuatan -- walaupun tiada plat kedua berhampiran. Jika anda menaikkan voltan sfera, adakah medan betul-betul di luarnya naik berkadar?
Ramalan untuk ditimbang
- Tidak -- medan bergantung pada voltan dengan cara lebih kompleks.
- Ya -- medan luar berkadar terus dengan voltan sfera.
- Medan luar tidak bergantung pada voltan sfera langsung.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Voltan sfera V (V)
Apa yang anda ukur:
- Kemuatan C (pF)
- Medan luar E (N/C)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset sfera-terasing dan tekan Set semula. Jejari sfera ditetapkan pada 8 cm.
- Aktifkan bacaan kekuatan-medan-luar.
- Tetapkan voltan sfera bagi setiap percubaan dan rekod kekuatan medan diukur pada dua kali jejari sfera daripada pusatnya.
Persamaan pengawal
Kemuatan Sfera Terasing — C = 4πε₀R
Sfera konduktor terasing berjejari R mempunyai kemuatan C = 4πε₀R relatif kepada infiniti. Berbeza dengan kapasitor plat-selari, ia tidak memerlukan konduktor kedua berhampiran -- 'baki ruang angkasa' bertindak sebagai plat yang satu lagi.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira C = 4πε₀R menggunakan R = 0.08 m (sama dalam setiap percubaan), kemudian E = V/(4R) bagi medan pada jejari 2R daripada pusat -- ini datang daripada E = V·R/r² dengan r = 2R. Bandingkan kedua-duanya dengan jadual.
- Terangkan mengapa, pada titik ukuran tetap (di sini, 2R daripada pusat), medan luar berskala linear dengan voltan sfera -- inilah tepat apa yang andajangkan daripada hukum 1/r² cas titik, kerana medan luar sfera bercas terasing serupa dengan cas titik di pusatnya (memvariasikan V sahaja, pada r tetap, sentiasa memberi hubungan linear -- kebergantungan 1/r² adalah pada jarak, bukan voltan).
Di mana ini muncul di luar makmal
- Satu penjana Van de Graaff mencaskan satu sfera logam terasing kepada voltan sangat tinggi. Kemuatannya C = 4πε₀R agak kecil bagi sfera bersaiz makmal, dan itulah sebabnya jumlah cas sederhana pun boleh memacaknya ke voltan sangat tinggi (V = Q/C).
- Bumi sendiri berkelakuan lebih kurang seperti satu sfera bercas terasing dengan cas permukaan negatif kecil. Menggunakan C = 4πε₀R dengan jejari Bumi (~6.4×10⁶ m), adakah andajangkan kemuatan Bumi lebih besar atau lebih kecil daripada sfera 8 cm eksperimen ini?
- 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
- Selamat datang ke Sfera Terasing
- Pilih sfera itu
- Tekan Main
- Tenaga pada satu sfera
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.