ஒரு தனித்த மின்சுமை கோளம்

1 · கணிப்பு

ஒரு தனித்த கடத்தும் கோளம், ஏதாவது மின்னழுத்தத்திற்கு ஏற்றப்பட்டால், அதற்கு மின்தேக்கம் உண்டு — அருகில் இரண்டாவது தட்டு இல்லாவிட்டாலும். கோளத்தின் மின்னழுத்தத்தை உயர்த்தினால், அதற்கு வெளியே உள்ள புலம் விகிதத்திலா உயரும்?

• இல்லை — புலம் மின்னழுத்தத்தை மிகவும் சிக்கலான விதத்தில் சார்ந்துள்ளது.
• ஆம் — வெளிப்புற புலம் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்துக்கு நேர்விகிதத்தில் உள்ளது.
• வெளிப்புற புலம் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்தை எவ்விதத்திலும் சார்ந்திருக்காது.

2 · அமைப்பு

1. தனித்த-கோளம் முன்னமைப்பைத் திறந்து மீட்டமையை அழுத்துங்கள். கோளத்தின் ஆரம் 8 cm நிலையானது.
2. வெளிப்புற புல-வலிமை வாசிப்பை இயக்குங்கள்.
3. ஒவ்வொரு முயற்சிக்கும் கோளத்தின் மின்னழுத்தத்தை அமைத்து, அதன் மையத்திலிருந்து இரட்டிப்பு ஆரத் தூரத்தில் அளக்கப்படும் புல வலிமையைப் பதிவு செய்யுங்கள்.

3 · தரவு சேகரி

உங்கள் மூன்று முயற்சிகளுக்கும், மின்னழுத்தம் V (x-அச்சு) எதிராக புல வலிமை E (y-அச்சு)-ஐ வரையுங்கள். கோடு ஆதாரப் புள்ளி வழியாக நேர்கோடாக செல்கிறதா?

4 · பகுப்பாய்வு

1. 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.
2. 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).

5 · நீட்டிப்பு

1. 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).
2. 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?

இந்த சோதனையின் பின்னணி இயற்பியல்

← சோதனைக்குத் திரும்பு

138 இலவச அச்சிடக்கூடிய இயற்பியல் ஆய்வகப் பணித்தாள்கள்