Een geïsoleerde geladen bol

1 · Voorspel

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?

• 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.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling isolated-sphere en druk op Herstel. De straal van de bol staat vast op 8 cm.
2. Zet de aflezing van de uitwendige veldsterkte aan.
3. Stel voor elke meting de spanning van de bol in en noteer de veldsterkte gemeten op tweemaal de bolstraal vanaf het centrum.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de veldsterkte E (y-as) uit tegen de spanning V (x-as). Is de lijn recht en door de oorsprong?

4 · Analyseer

1. 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.
2. 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.

5 · Verdiep

1. 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).
2. 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?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde