Coulombs lov: feltet rundt en punktladning

1 · Prediker

En enkelt punktladning ligger alene i rommet. Hvis du flytter et testpunkt dobbelt så langt bort, hvor mye synker den elektriske feltstyrken?

• Feltet synker til 1/4 — det avtar med kvadratet av avstanden.
• Feltet synker til 1/2 — det avtar lineært med avstanden.
• Feltet forblir det samme uavhengig av avstand.

2 · Oppsett

1. Åpne enkeltladning-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Kildeladningen er fast ved q = 5 nC.
2. Aktiver feltstyrke-avlesningen ved et testpunkt.
3. Sett testpunktets avstand fra ladningen for hvert forsøk og registrer feltstyrken.

3 · Samle inn data

Plott feltstyrke E (y-akse) mot 1/r² (x-akse) for dine tre forsøk. Er linjen rett gjennom origo?

4 · Analyser

1. For ett forsøk, beregn E = kq/r² med k = 8,99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Sammenlign med tabellen.
2. Forklar, med loven om omvendt kvadrat, hvorfor dobling av avstanden firdobler feltstyrken i stedet for å halvere den.

5 · Utvid

1. Potensialkolonnen din (V = kq/r) avtar mer forsiktig enn feltet (1/r i stedet for 1/r²). Forklar hvorfor potensial og felt har forskjellig avstandsavhengighet selv om begge kommer fra samme kildeladning.
2. Coulombs lov E = kq/r² har nøyaktig samme matematiske form som Newtons gravitasjonsfelt g = GM/r². Hvorfor kan to helt forskjellige krefter (elektrisk og gravitasjonell) dele denne omvendt-kvadratiske strukturen?

Fysikken bak dette eksperimentet

← Tilbake til eksperimentet

138 gratis, utskrivbare fysikk-arbeidsark