Electromagnetism
Sferă conductoare izolată
O sferă izolată de rază R are C = 4πε₀R — compară indicația în pF cu valoarea din manual.
Sferă conductoare izolată — simulație interactivă de Electromagnetism. O sferă izolată de rază R are C = 4πε₀R — compară indicația în pF cu valoarea din manual. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.
Capacitate sferică
O sferă izolată de rază R are C = 4πε₀R — compară indicația în pF cu valoarea din manual.
O sferă conductoare izolată de rază R la potențialul V stochează sarcina Q = CV, cu C = 4πε₀R — capacitatea crește liniar cu raza. Sarcina stă pe suprafața exterioară; în interiorul conductorului E = 0. Compară indicația în pF cu 4πε₀R pentru raza afișată.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Rezumat de investigație
Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul
Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.
Întrebare-ghid
O singură sferă conductoare izolată, încărcată la o tensiune oarecare, are și ea capacitate — chiar fără a doua placă aproape. Dacă îi ridici tensiunea sferei, câmpul chiar în exteriorul ei urcă proporțional?
Predicții de cântărit
- Nu — câmpul depinde de tensiune într-un mod mai complex.
- Da — câmpul exterior este direct proporțional cu tensiunea sferei.
- Câmpul exterior nu depinde deloc de tensiunea sferei.
Rolurile variabilelor
Ce stabilești tu:
- Tensiunea sferei V (V)
Ce măsori:
- Capacitatea C (pF)
- Câmpul exterior E (N/C)
Cum decurge investigația
- Deschide presetarea isolated-sphere și apasă Resetează. Raza sferei este fixă la 8 cm.
- Activează citirea intensității câmpului exterior.
- Setează tensiunea sferei pentru fiecare încercare și înregistrează intensitatea câmpului măsurată la dublul razei sferei față de centru.
Ecuația guvernantă
Capacitatea sferei izolate — C = 4πε₀R
O sferă conductoare izolată de rază R are capacitatea C = 4πε₀R relativ la infinit. Spre deosebire de un condensator cu plăci paralele, nu are nevoie de un al doilea conductor aproape — „restul spațiului” acționează ca cealaltă placă.
Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve
- Pentru o încercare, calculează C = 4πε₀R folosind R = 0.08 m (la fel în fiecare încercare), apoi E = V/(2R) pentru câmpul la raza 2R față de centru. Compară ambele cu tabelul.
- Explică de ce, la un punct de măsurare fix (aici, 2R față de centru), câmpul exterior scalează liniar cu tensiunea sferei — deși câmpul unei sarcini punct scade el însuși ca 1/r².
Unde mai apare asta dincolo de laborator
- Un generator Van de Graaff încarcă o sferă metalică izolată la tensiune foarte înaltă. Capacitatea ei C = 4πε₀R este destul de mică pentru o sferă de laborator, tocmai de aceea chiar și o cantitate modestă de sarcină o poate duce la tensiune extrem de înaltă (V = Q/C).
- Pământul însuși se comportă aproximativ ca o sferă izolată încărcată, cu o mică sarcină negativă de suprafață. Folosind C = 4πε₀R cu raza Pământului (~6.4×10⁶ m), te-ai aștepta ca capacitatea Pământului să fie mai mare sau mai mică decât sfera de 8 cm a acestui 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
- Bine ai venit la Sferă izolată
- Selectează sfera
- Apasă Pornește
- Energie pe o sferă
- Deschide panoul Proprietăți
- Ai reușit!
Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.
Deschide laboratorul interactiv →