Elektromagnetizem
Izolirana prevodna krogla
Izolirana krogla s polmerom R ima C = 4πε₀R — primerjaj odčitek pF z vrednostjo iz učbenika.
Izolirana prevodna krogla — interaktivna simulacija Elektromagnetizem. Izolirana krogla s polmerom R ima C = 4πε₀R — primerjaj odčitek pF z vrednostjo iz učbenika. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Krogelna kapaciteta
Izolirana krogla s polmerom R ima C = 4πε₀R — primerjaj odčitek pF z vrednostjo iz učbenika.
Izolirana prevodna krogla s polmerom R pri potencialu V shrani naboj Q = CV s C = 4πε₀R — kapaciteta raste linearno s polmerom. Naboj sedi na zunanji površini; znotraj prevodnika E = 0. Primerjaj odčitek pF z 4πε₀R za prikazani polmer.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Ena sama izolirana prevodna krogla, nabita na neko napetost, ima tudi kapaciteto — tudi brez druge plošče v bližini. Če dvigneš napetost krogle, ali polje tik zunaj nje raste sorazmerno?
Predvidevanja za pretehtanje
- Ne — polje je odvisno od napetosti na bolj zapleten način.
- Da — zunanje polje je neposredno sorazmerno z napetostjo krogle.
- Zunanje polje ni odvisno od napetosti krogle nič.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Napetost krogle V (V)
Kaj izmeriš:
- Kapaciteta C (pF)
- Zunanje polje E (N/C)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev isolated-sphere in pritisni Ponastavi. Polmer krogle je fiksen 8 cm.
- Omogoči odčitek jakosti zunanjega polja.
- Nastavi napetost krogle za vsak poskus in zabeleži jakost polja, izmerjeno pri dvakratniku polmera krogle od njenega središča.
Vodilna enačba
Kapaciteta izolirane krogle — C = 4πε₀R
Izolirana prevodna krogla s polmerom R ima kapaciteto C = 4πε₀R glede na neskončnost. Za razliko od ploščatega kondenzatorja ne potrebuje drugega prevodnika v bližini — „ostanek prostora“ deluje kot druga plošča.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj C = 4πε₀R z R = 0,08 m (isto v vsakem poskusu), nato E = V/(2R) za polje pri polmeru 2R od središča. Primerjaj oba s tabelo.
- Razloži, zakaj pri fiksni merilni točki (tu 2R od središča) zunanje polje skalira linearno z napetostjo krogle — čeprav polje točkovnega naboja samo pojema kot 1/r².
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Van de Graaffov generator napolni izolirano kovinsko kroglo na zelo visoko napetost. Njena kapaciteta C = 4πε₀R je precej majhna za laboratorijsko veliko kroglo, kar je prav razlog, zakaj lahko že skromna količina naboja pahne na izjemno visoko napetost (V = Q/C).
- Zemlja sama se približno obnaša kot izolirana nabita krogla z majhnim negativnim površinskim nabojem. Z C = 4πε₀R in Zemljinim polmerom (~6.4×10⁶ m), ali bi pričakoval, da je Zemljina kapaciteta večja ali manjša od krogle s 8 cm tega poskusa?
- 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
- Dobrodošli pri izolirani krogli
- Izberi kroglo
- Pritisni Predvajaj
- Energija na krogli
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →