Polje končne črte naboja

1 · Predvidi

Končna ravna palica nosi naboj, enakomerno razporejen po dolžini. Na pravokotnici središča, ali polje črte naboja sledi istemu zakonu 1/r² kot točkovni naboj?

• Da — od dovolj daleč videti še vedno kot točkovni naboj.
• Polje ni odvisno od razdalje od razširjene porazdelitve naboja.
• Ne — končna črta naboja ima svojo, bolj zapleteno odvisnost od razdalje, ne preprost zakon 1/r².

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev line-charge in pritisni Ponastavi. Palica nosi linearno gostoto naboja 2 nC/m po dolžini 4,8 m.
2. Omogoči odčitek jakosti polja na pravokotnici središča.
3. Nastavi pravokotno razdaljo od središča palice za vsak poskus in zabeleži jakost polja.

3 · Zberi podatke

Nariši |E_y| (os y) proti 1/d (os x) in ločeno proti 1/d² (os x) za svoje tri poskuse. Katera izgleda bolj kot premica pri teh razdaljah?

4 · Analiziraj

1. Za en poskus izračunaj E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) s k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Primerjaj s tabelo.
2. Razloži, zakaj polje končne črte naboja ne reducira na čist potenčni zakon, kot 1/r² — odvisno je od razdalje d in polovične dolžine palice skozi kombinacijo √(L_half² + d²).

5 · Razširi

1. Ko razdalja d postane zelo majhna glede na dolžino palice, formula teži k E ≈ −2kλ/d (klasični rezultat „neskončne črte naboja“, ki pada kot 1/d, ne 1/d²). Z svojo formulo razloži, zakaj se končna palica obnaša kot neskončna, ko si ji blizu.
2. Ko razdalja d postane zelo velika glede na dolžino palice, formula bi se morala približati rezultatu točkovnega naboja E ≈ kQ_total/d² (s Q_total = λ·2L_half). Fizikalno razloži, zakaj razširjena porazdelitev naboja od dovolj daleč videti kot točkovni naboj.

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov