Elektromagnetisme
Geïsoleerde geleidende bol
Een geïsoleerde bol met straal R heeft C = 4πε₀R — vergelijk de pF-aflezing met de tekstboekwaarde.
Geïsoleerde geleidende bol — interactieve Elektromagnetisme-simulatie. Een geïsoleerde bol met straal R heeft C = 4πε₀R — vergelijk de pF-aflezing met de tekstboekwaarde. Gratis virtueel natuurkundelab in de browser met live SI-metingen en een begeleide rondleiding.
Bolvormige capaciteit
Een geïsoleerde bol met straal R heeft C = 4πε₀R — vergelijk de pF-aflezing met de tekstboekwaarde.
Een geïsoleerde geleidende bol met straal R op potentiaal V slaat lading Q = CV op met C = 4πε₀R — de capaciteit groeit lineair met de straal. Lading zit op het buitenoppervlak; binnen de geleider is E = 0. Vergelijk de pF-aflezing met 4πε₀R voor de getoonde straal.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Onderzoeksnota
Plan de vraag voordat je het lab opent
De samenvatting spiegelt de voorgerenderde pagina: leidende vraag, concurrerende voorspellingen, rollen van variabelen, bepalende wetten, opstelling, analyse- en verdiepingsvragen blijven zichtbaar en in deze volgorde.
Leidende vraag
Ook één geïsoleerde geleidende bol, opgeladen tot een zekere spanning, heeft een capaciteit — zelfs zonder tweede plaat in de buurt. Als je de spanning van de bol verhoogt, stijgt het veld vlak buiten hem dan evenredig?
Voorspellingen om te wegen
- Nee — het veld hangt op complexere wijze van de spanning af.
- Ja — het uitwendige veld is recht evenredig met de spanning van de bol.
- Het uitwendige veld hangt helemaal niet af van de spanning van de bol.
Rollen van variabelen
Wat je instelt:
- Spanning van de bol V (V)
Wat je meet:
- Capaciteit C (pF)
- Uitwendig veld E (N/C)
Hoe het onderzoek verloopt
- Open de voorinstelling isolated-sphere en druk op Herstel. De straal van de bol staat vast op 8 cm.
- Zet de aflezing van de uitwendige veldsterkte aan.
- Stel voor elke meting de spanning van de bol in en noteer de veldsterkte gemeten op tweemaal de bolstraal vanaf het centrum.
Leidende vergelijking
Capaciteit van geïsoleerde bol — C = 4πε₀R
Een geïsoleerde geleidende bol met straal R heeft ten opzichte van oneindig de capaciteit C = 4πε₀R. Anders dan een plaatcondensator heeft hij geen tweede geleider in de buurt nodig — 'de rest van de ruimte' fungeert als andere plaat.
Wat het uitprintbare werkblad leerlingen laat uitwerken
- Reken voor één meting C = 4πε₀R uit met R = 0.08 m (in elke meting hetzelfde) en daarna E = V/(2R) voor het veld op straal 2R vanaf het centrum. Vergelijk beide met de tabel.
- Leg uit waarom op een vast meetpunt (hier 2R vanaf het centrum) het uitwendige veld lineair schaalt met de spanning van de bol — ook al valt het veld van een puntlading zelf af als 1/r².
Waar dit buiten het lab opduikt
- Een Van de Graaff-generator laadt een geïsoleerde metalen bol op tot zeer hoge spanning. Zijn capaciteit C = 4πε₀R is vrij klein voor een bol van labformaat, en precies daarom kan zelfs een bescheiden hoeveelheid lading hem naar extreem hoge spanning drijven (V = Q/C).
- De aarde zelf gedraagt zich bij benadering als een geïsoleerde geladen bol met een kleine negatieve oppervlaktelading. Zou je met C = 4πε₀R en de aardstraal (~6.4×10⁶ m) verwachten dat de capaciteit van de aarde groter of kleiner is dan de bol van 8 cm in dit experiment?
- 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
- Welkom bij Geïsoleerde bol
- Selecteer de bol
- Druk op Start
- Energie op een bol
- Open het eigenschappenpaneel
- Gelukt!
Open de interactieve simulatie om de scène te bouwen, druk op Start en verken met live metingen en een begeleide rondleiding.