Izolovaná nabitá guľa

1 · Predikuj

Jediná izolovaná vodivá guľa, nabitá na nejaké napätie, má tiež kapacitu — aj bez druhej dosky v blízkosti. Ak zvýšiš napätie gule, stúpa pole tesne vonku úmerne?

• Nie — pole závisí na napätí zložitejšie.
• Áno — vonkajšie pole je priamo úmerné napätiu gule.
• Vonkajšie pole vôbec nezávisí na napätí gule.

2 · Priprav

1. Otvor predvolbu izolovaná guľa a stlač Resetovať. Polomer gule je pevne 8 cm.
2. Zapni odčítanie vonkajšej intenzity poľa.
3. Nastav napätie gule pre každý pokus a zaznamenaj intenzitu poľa meranú vo dvojnásobku polomeru gule od jej stredu.

3 · Zbieraj údaje

Zaznamenaj intenzitu poľa E (os y) verzus napätie V (os x) pre svoje tri pokusy. Je priamka rovná cez začiatok?

4 · Analyzuj

1. Pre jeden pokus vypočítaj C = 4πε₀R s R = 0.08 m (rovnaké v každom pokuse), potom E = V/(2R) pre pole pri polomere 2R od stredu. Porovnaj obe s tabuľkou.
2. Vysvetli, prečo pri pevnom meracom bode (tu 2R od stredu) vonkajšie pole rastie lineárne s napätím gule — hoci samotné pole bodového náboja klesá ako 1/r².

5 · Rozšír

1. Van de Graaffov generátor nabíja izolovanú kovovú guľu na veľmi vysoké napätie. Jej kapacita C = 4πε₀R je dosť malá pre guľu laboratórnej veľkosti, čo je presne dôvod, prečo aj skromné množstvo náboja ju môže doviesť na extrémne vysoké napätie (V = Q/C).
2. Samotná Zem sa približne správa ako izolovaná nabitá guľa s malým záporným povrchovým nábojom. Pomocou C = 4πε₀R s polomerom Zeme (~6.4×10⁶ m) — očakával by si kapacitu Zeme väčšiu alebo menšiu než guľa 8 cm tohto experimentu?

Fyzika za týmto experimentom

← Späť na experiment

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky