Elettromanjetiżmu
Sfera konduttiva iżolata
Sfera iżolata b’raġġ R għandha C = 4πε₀R — qabbel il-qari f’pF mal-valur tal-ktieb.
Sfera konduttiva iżolata — simulazzjoni interattiva ta’ Elettromanjetiżmu. Sfera iżolata b’raġġ R għandha C = 4πε₀R — qabbel il-qari f’pF mal-valur tal-ktieb. Laboratorju virtwali tal-fiżika b’xejn fil-browser b’kejl SI ħaj u tutorjal gwida.
kapaċitanza sferika
Sfera iżolata b’raġġ R għandha C = 4πε₀R — qabbel il-qari f’pF mal-valur tal-ktieb.
Sfera konduttiva iżolata b’raġġ R f’potenzjali V taħżen ċarqa Q = CV b’C = 4πε₀R — il-kapaċitanza tikber linearmiċi mar-raġġ. Iċ-ċarqa toqgħod fuq il-wiċċ ta’ barra; ġewwa l-konduttur E = 0. Qabbel il-qari f’pF ma’ 4πε₀R għar-raġġ murija.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Sommarju ta’ investigazzjoni
Ippjana l-mistoqsija qabel ma tiftaħ il-lab
Il-brief jgħaqqad mal-paġna pre-renderjata: mistoqsija ewlenija, predizzjonijiet li jikkontestaw, rwoli tal-varjabbli, liġijiet li jirregolaw, s-setup, analiżi u talbiet ta’ estensjoni jibqgħu viżibbli u f’dan l-ordni.
Mistoqsija ta’ tmexxija
Sfera konduttiva iżolata waħda, mgħobbija għal xi voltaġġ, għandha kapaċitanza ukoll — anki bla ebda pjanċa oħra ħdejnha. Jekk togħli l-voltaġġ tas-sfera, il-kamp eżattament barra minnha jitla’ b’proporzjoni?
Predizzjonijiet biex jitqiesu
- Le — il-kamp jiddependi mill-voltaġġ b’mod aktar kumpless.
- Iva — il-kamp ta’ barra hu direttament proporzjonali għall-voltaġġ tas-sfera.
- Il-kamp ta’ barra ma jiddependix mill-voltaġġ tas-sfera xejn.
Rwoli tal-varjabbli
X’issettja:
- Voltaġġ tas-sfera V (V)
X’tkejjel:
- Kapaċitanza C (pF)
- Kamp ta’ barra E (N/C)
Kif taħdem l-investigazzjoni
- Iftaħ il-preset ta’ isolated-sphere u agħfas Reset. Ir-raġġ tas-sfera hu fiss f’8 cm.
- Attiva l-qari ta’ qawwa ta’ kamp ta’ barra.
- Issettja l-voltaġġ tas-sfera għal kull prova u irrekordja l-qawwa tal-kamp mkejjla f’darbtejn ir-raġġ tas-sfera miċ-ċentru tagħha.
l-ekwazzjoni li tiggwida
Kapaċitanza ta’ Sfera Isolata — C = 4πε₀R
Sfera konduttiva iżolata b’raġġ R għandha kapaċitanza C = 4πε₀R relattiv għall-infinità. B’differenza minn kondensatur ta’ pjanċi paralleli, ma jeħtieġx konduttur ieħor ħdejn — “il-bqija ta’ l-ispazju” jaġixxi bħall-pjanċa l-oħra.
X’il-folja stampabbli titlob lill-istudenti jaħdmu
- Għal prova waħda, ikkalkula C = 4πε₀R bl-użu ta’ R = 0.08 m (l-istess f’kull prova), imbagħad E = V/(2R) għall-kamp f’raġġ 2R miċ-ċentru. Qabbel it-tnejn mat-tabella.
- Ispjega għalfejn, f’punt ta’ tkejjel fiss (hawn, 2R miċ-ċentru), il-kamp ta’ barra jiskala linearmiċi mal-voltaġġ tas-sfera — anki jekk il-kamp ta’ ċarqa ta’ punt innifsu jonqos bħal 1/r².
Fejn dan jidher lil hinn mill-lab
- Ġeneratur ta’ Van de Graaff joħloq ċarqa fuq sfera tal-metall iżolata għal voltaġġ għoli ħafna. Il-kapaċitanza tiegħu C = 4πε₀R hi pjuttost żgħira għal sfera ta’ daqs ta’ lab, u dan hu eżattament għalfejn anki ammont moderat ta’ ċarqa jista’ jmexxih għal voltaġġ estremament għoli (V = Q/C).
- L-Art innifisha taġixxi bejn wieħed u ieħor bħal sfera mgħobbija iżolata b’ċarqa ta’ wiċċ negattiva żgħira. Bl-użu ta’ C = 4πε₀R bir-raġġ ta’ l-Art (~6.4×10⁶ m), tistenna li l-kapaċitanza ta’ l-Art tkun akbar jew inqas minn dik ta’ sfera ta’ 8 cm ta’ dan l-esperiment?
- 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
- Merħba għal Sfera Iżolata
- Agħżel is-sfera
- Agħfas Riproduċi
- Enerġija fuq sfera
- Iftaħ il-pannell tal-Proprjetajiet
- Għamirtha!
Iftaħ is-simulazzjoni interattiva biex tibni x-xena, agħfas Riproduċi, u esplora b’kejl ħaj u tutorjal bil-gwida.