Il-Kamp ta’ Linja Finita ta’ Ċarqa

1 · Ippreddi

Varga dritta finita tgħorr ċarqa mferuża b’mod uniformi tul it-tul tagħha. Fil-bisettriċi perpendikolari, il-kamp minn linja ta’ ċarqa jsegwi l-istess liġi 1/r² bħal ċarqa ta’ punt?

2 · Tħejjija

  1. Iftaħ il-preset ta’ line-charge u agħfas Reset. Il-varga tgħorr densità ta’ ċarqa lineari ta’ 2 nC/m fuq tul ta’ 4.8 m.
  2. Attiva l-qari ta’ qawwa tal-kamp fil-bisettriċi perpendikolari.
  3. Issettja d-distanza perpendikolari minn nofs il-varga għal kull prova u irrekordja l-qawwa tal-kamp.

3 · Ħu d-Dejta

Distanza perpendikolari d (m)Saħħa tal-Kamp E_y (N/C)
1.00
2.00
3.00

Ipinġi |E_y| (ass ġewwa) kontra 1/d (ass mal-ġenb) u separatament kontra 1/d² (ass mal-ġenb) għat-tliet provi tiegħek. Liema tidher aktar bħal linja dritta f’dawn id-distanzi?

4 · Analizza

  1. Għal prova waħda, ikkalkula E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) bl-użu ta’ k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Qabbel mat-tabella.
  2. Ispjega għalfejn il-kamp ta’ linja finita ta’ ċarqa ma jitnaqqasx għal liġi ta’ poter nadifa bħal 1/r² — jiddependi kemm mid-distanza d kif ukoll min-nofs it-tul tal-varga permezz ta’ √(L_half² + d²).

5 · Estendi

  1. Hekk kif id-distanza d ssir żgħira ħafna rispett għat-tul tal-varga, il-formula tersaq lejn E ≈ −2kλ/d (ir-riżultat klassiku ta’ “linja infinita ta’ ċarqa”, li jonqos bħal 1/d mhux 1/d²). Ispjega, bl-użu tal-formula tiegħek, għalfejn il-varga finita taġixxi bħal waħda infinita meta tkun qrib tagħha.
  2. Hekk kif id-distanza d ssri kbira ħafna rispett għat-tul tal-varga, il-formula għandha tersaq lejn ir-riżultat ta’ ċarqa ta’ punt E ≈ kQ_total/d² (b’Q_total = λ·2L_half). Ispjega fiżikament għalfejn distribuzzjoni estiża ta’ ċarqa tidher bħal ċarqa ta’ punt minn distanza biżżejjed kbira.

← Lura għall-esperiment

Elettromanjetiżmu

138 Folja ta’ Lab ta’ Fiżika Stampabbli u B’Xejn