மின்காந்தவியல்
தனித்த கடத்தும் கோளம்
R ஆரமுள்ள தனித்த கோளத்திற்கு C = 4πε₀R — pF வாசிப்பை பாடப்புத்தக மதிப்புடன் ஒப்பிடுங்கள்.
தனித்த கடத்தும் கோளம் — ஊடாடும் மின்காந்தவியல் உருவகம். R ஆரமுள்ள தனித்த கோளத்திற்கு C = 4πε₀R — pF வாசிப்பை பாடப்புத்தக மதிப்புடன் ஒப்பிடுங்கள். நேரலை SI அளவீடுகள், வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் கூடிய இலவச உலாவி அடிப்படையிலான மெய்நிகர் இயற்பியல் ஆய்வகம்.
கோள மின்தேக்கம்
R ஆரமுள்ள ஒரு தனித்த கோளத்திற்கு C = 4πε₀R — pF வாசிப்பை பாடப்புத்தக மதிப்புடன் ஒப்பிடுங்கள்.
R ஆரமுள்ள, V மின்னழுத்தத்தில் உள்ள ஒரு தனித்த கடத்தும் கோளம், Q = CV மின்சுமையை சேமிக்கிறது, C = 4πε₀R உடன் — மின்தேக்கம் ஆரத்துடன் நேரியலாக வளர்கிறது. மின்சுமை வெளிப்புற மேற்பரப்பில் அமர்ந்திருக்கும்; கடத்திக்கு உள்ளே E = 0. காட்டப்படும் ஆரத்திற்கு pF வாசிப்பை 4πε₀R உடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
ஆய்வுச் சுருக்கம்
ஆய்வகத்தைத் திறப்பதற்கு முன் கேள்வியைத் திட்டமிடுங்கள்
சுருக்கம் முன்வரைவு செய்யப்பட்ட பக்கத்தை பிரதிபலிக்கிறது: இயக்கும் கேள்வி, போட்டி கணிப்புகள், மாறி பாத்திரங்கள், நிர்வகிக்கும் விதிகள், அமைப்பு, பகுப்பாய்வு மற்றும் நீட்டிப்பு தூண்டல்கள் காணும்படி இருக்கும், இந்த வரிசையிலேயே.
இயக்கும் கேள்வி
ஒரு தனித்த கடத்தும் கோளம், ஏதாவது மின்னழுத்தத்திற்கு ஏற்றப்பட்டால், அதற்கு மின்தேக்கம் உண்டு — அருகில் இரண்டாவது தட்டு இல்லாவிட்டாலும். கோளத்தின் மின்னழுத்தத்தை உயர்த்தினால், அதற்கு வெளியே உள்ள புலம் விகிதத்திலா உயரும்?
நிறுத்திப் பார்க்க வேண்டிய கணிப்புகள்
- இல்லை — புலம் மின்னழுத்தத்தை மிகவும் சிக்கலான விதத்தில் சார்ந்துள்ளது.
- ஆம் — வெளிப்புற புலம் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்துக்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது.
- வெளிப்புற புலம் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்தை எவ்விதத்திலும் சார்ந்திருக்காது.
மாறிகளின் பாத்திரங்கள்
நீங்கள் அமைப்பவை:
- கோள மின்னழுத்தம் V (V)
நீங்கள் அளப்பவை:
- மின்தேக்கம் C (pF)
- வெளிப்புற புலம் E (N/C)
விசாரணை எவ்வாறு நடக்கிறது
- தனித்த-கோளம் முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். கோளத்தின் ஆரம் 8 cm நிலையானது.
- வெளிப்புற புல-வலிமை வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
- ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்தை அமைத்து, அதன் மையத்திலிருந்து இரட்டிப்பு ஆரத் தூரத்தில் அளக்கப்படும் புல வலிமையைப் பதிவு செய்யுங்கள்.
ஆளும் சமன்பாடு
தனித்த கோள மின்தேக்கம் — C = 4πε₀R
R ஆரம் கொண்ட ஒரு தனித்த கடத்தும் கோளத்தின் மின்தேக்கம், முடிவிலியின் சார்பாக C = 4πε₀R. ஒரு இணை-தட்டு மின்தேக்கியைப் போலல்லாமல், அதற்கு அருகில் இரண்டாவது கடத்தி தேவையில்லை — 'மீதமுள்ள விண்வெளி' மற்ற தட்டாக செயல்படுகிறது.
அச்சிடக்கூடிய பணித்தாள் மாணவர்களிடம் என்ன கண்டறியச் சொல்கிறது
- ஒரு முயற்சிக்கு, R = 0.08 m (ஒவ்வொரு முயற்சியிலும் அதே) பயன்படுத்தி C = 4πε₀R கணக்கிட்டு, பின்னர் மையத்திலிருந்து 2R ஆரத்தில் உள்ள புலத்திற்கு E = V/(4R) — இது r = 2R உடன் E = V·R/r²-இலிருந்து வருகிறது. இரண்டையும் அட்டவணையுடன் ஒப்பிடுங்கள்.
- ஒரு நிலையான அளவீட்டு புள்ளியில் (இங்கே, மையத்திலிருந்து 2R), வெளிப்புற புலம் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்துடன் நேரியலாக ஏன் அளவிடப்படுகிறது என்று விளக்குங்கள் — ஒரு தனித்த மின்சுமை கோளத்தின் வெளிப்புற புலம் அதன் மையத்தில் உள்ள ஒரு புள்ளி மின்சுமையுடன் முற்றிலும் ஒரே மாதிரியாக இருப்பதால், இது ஒரு புள்ளி மின்சுமையின் 1/r² விதியிலிருந்து நீங்கள் எதிர்பார்ப்பது தான் (நிலையான r-இல் V மட்டும் மாறுவது எப்போதும் ஒரு நேரியல் தொடர்பைத் தரும் — 1/r² சார்பு தூரத்தின் மீது உள்ளது, மின்னழுத்தத்தின் மீது அல்ல).
ஆய்வகத்தைத் தாண்டி இது எங்கு தோன்றுகிறது
- ஒரு வான் டி கிராஃப் இயற்றி, ஒரு தனித்த உலோகக் கோளத்தை மிக உயர்ந்த மின்னழுத்தத்திற்கு ஏற்றுகிறது. ஆய்வக-அளவு கோளத்திற்கு அதன் மின்தேக்கம் C = 4πε₀R மிகக் குறைவு, இதனால்தான் ஒரு தணிந்த அளவு மின்சுமை கூட அதை மிக உயர்ந்த மின்னழுத்தத்திற்கு இழுக்க முடியும் (V = Q/C).
- பூமியே, சிறிய எதிர் மேற்பரப்பு மின்சுமை கொண்ட ஒரு தனித்த மின்சுமை கோளத்தை போல கிட்டத்தட்ட நடக்கிறது. பூமியின் ஆரத்துடன் (~6.4×10⁶ m) C = 4πε₀R பயன்படுத்தி, பூமியின் மின்தேக்கம் இந்த சோதனையின் 8 cm கோளத்தை விட பெரியதாவா சிறியதாவா என்று நீங்கள் எதிர்பார்ப்பீர்கள்?
- 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
- தனித்த கடத்தும் கோளத்திற்கு வருக
- கோளத்தைத் தேர்ந்தெடுங்கள்
- இயக்கு பொத்தானை அழுத்துங்கள்
- ஒரு கோளத்தில் ஆற்றல்
- பண்புகள் பேனலைத் திறங்கள்
- செய்துவிட்டீர்கள்!
காட்சியை உருவாக்கி, இயக்கு பொத்தானை அழுத்தி, நேரலை அளவீடுகள் மற்றும் வழிகாட்டும் பயிற்சியுடன் ஆராய்வதற்கு ஊடாடும் உருவகத்தைத் திறங்கள்.