En isolert ladet kule

1 · Prediker

En enkelt isolert ledende kule, ladet til en spenning, har også en kapasitans — selv uten noen andre plate i nærheten. Hvis du hever kulens spenning, stiger feltet like utenfor den proporsjonalt?

• Nei — feltet avhenger av spenningen på en mer kompleks måte.
• Ja — ytterfeltet er direkte proporsjonalt med kulens spenning.
• Ytterfeltet avhenger ikke av kulens spenning i det hele tatt.

2 · Oppsett

1. Åpne isolert-kule-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Kulens radius er fast ved 8 cm.
2. Aktiver ytterfelt-styrke-avlesningen.
3. Sett kulens spenning for hvert forsøk og registrer feltstyrken målt ved dobbel kulens radius fra sentrum.

3 · Samle inn data

Plott feltstyrke E (y-akse) mot spenning V (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett gjennom origo?

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn C = 4πε₀R med R = 0,08 m (samme i hvert forsøk), deretter E = V/(2R) for feltet ved radius 2R fra sentrum. Sammenlign begge med tabellen.
2. Forklar hvorfor, ved et fast målepunkt (her 2R fra sentrum), skalerer ytterfeltet lineært med kulens spenning — selv om en punktladnings felt i seg selv avtar som 1/r².

5 · Utvid

1. En Van de Graaff-generator lader en isolert metalsfære til svært høy spenning. Kapasitansen C = 4πε₀R er ganske liten for en lab-størrelse sfære, og det er nøyaktig derfor selv en beskjeden mengde ladning kan drive den til ekstremt høy spenning (V = Q/C).
2. Jorden selv oppfører seg omtrent som en isolert ladet sfære med en liten negativ overfladeladning. Med C = 4πε₀R og Jordens radius (~6,4×10⁶ m), ville du forvente at Jordens kapasitans var større eller mindre enn dette eksperimentets 8 cm-sfære?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark