Coulombs lag: Fältet kring en punktladdning

1 · Förutsäg

En enda punktladdning ligger ensam i rymden. Om du flyttar en testpunkt dubbelt så långt bort, hur mycket minskar då den elektriska fältstyrkan?

• Fältet sjunker till 1/4 — det avtar med avståndet i kvadrat.
• Fältet sjunker till 1/2 — det avtar linjärt med avståndet.
• Fältet är detsamma oavsett avstånd.

2 · Uppbyggnad

1. Öppna förinställningen Enskild laddning och tryck på Återställ. Källladdningen är fast på q = 5 nC.
2. Aktivera avläsningen av fältstyrkan vid en testpunkt.
3. Ställ in testpunktens avstånd från laddningen för varje försök och notera fältstyrkan.

3 · Samla data

Rita fältstyrkan E (y-axeln) mot 1/r² (x-axeln) för dina tre försök. Är linjen rät och genom origo?

4 · Analysera

1. Beräkna för ett försök E = kq/r² med k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Jämför med tabellen.
2. Förklara, med inversa kvadratlagen, varför en fördubbling av avståndet ger en fjärdedel av fältstyrkan i stället för hälften.

5 · Utvidga

1. Din potentialkolumn (V = kq/r) avtar långsammare än fältet (1/r i stället för 1/r²). Förklara varför potential och fält har olika avståndsberoende även om båda kommer från samma källladdning.
2. Coulombs lag E = kq/r² har exakt samma matematiska form som Newtons gravitationsfält g = GM/r². Varför skulle två helt olika krafter (elektrisk och gravitationell) dela denna inversa kvadratstruktur?

Fysiken bakom det här experimentet

← Tillbaka till experimentet

138 gratis utskrivbara labblad i fysik