విద్యుదయస్కాంతత్వం
ఒంటరి వాహక గోళం
వ్యాసార్థం R గల ఒంటరి గోళానికి C = 4πε₀R — pF రీడింగ్ను పాఠ్యపుస్తక విలువతో పోల్చండి.
ఒంటరి వాహక గోళం — ఇంటరాక్టివ్ విద్యుదయస్కాంతత్వం సిమ్యులేషన్. వ్యాసార్థం R గల ఒంటరి గోళానికి C = 4πε₀R — pF రీడింగ్ను పాఠ్యపుస్తక విలువతో పోల్చండి. ప్రత్యక్ష SI కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో కూడిన ఉచిత, బ్రౌజర్ ఆధారిత ఆభాసీ భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగశాల.
గోళాకార సామర్థ్యం
వ్యాసార్థం R గల ఒంటరి గోళానికి C = 4πε₀R — pF రీడింగ్ను పాఠ్యపుస్తక విలువతో పోల్చండి.
విభవం V వద్ద వ్యాసార్థం R గల ఒంటరి వాహక గోళం ఆవేశం Q = CV ను నిల్వ చేస్తుంది — C = 4πε₀R తో, సంధారణత వ్యాసార్థంతో రేఖీయంగా పెరుగుతుంది. ఆవేశం బాహ్య ఉపరితలంపై ఉంటుంది; వాహకం లోపల E = 0. pF రీడింగ్ను చూపిన వ్యాసార్థానికి 4πε₀R తో పోల్చండి.
- C = 4πε₀R
- U = ½CV²
దర్యాప్తి సంక్షిప్త వివరణ
ల్యాబ్ తెరిచే ముందు ప్రశ్నను ప్లాన్ చేయండి
ఈ సంక్షిప్త సారాంశం ప్రీరెండర్ చేసిన పేజీని ప్రతిబింబిస్తుంది: ముఖ్య ప్రశ్న, పోటీ ఊహలు, చరరాశి పాత్రలు, నియంత్రక నియమాలు, సెటప్, విశ్లేషణ, విస్తరణ ప్రశ్నలు — ఇవే క్రమంలో కనిపిస్తూ ఉంటాయి.
ముఖ్య ప్రశ్న
ఒక నిర్దిష్ట వోల్టేజ్కు ఆవేశితమైన ఒంటరి వాహక గోళానికి కూడా సామర్థ్యం ఉంటుంది — దగ్గరలో రెండో ప్లేట్ లేకపోయినా. మీరు గోళపు వోల్టేజ్ను పెంచినట్లయితే, దానికి బయట ఉన్న క్షేత్రం అనుపాతంలో పెరుగుతుందా?
పరిగణించాల్సిన ఊహలు
- లేదు — క్షేత్రం వోల్టేజ్పై మరింత క్లిష్టమైన విధంగా ఆధారపడుతుంది.
- అవును — బాహ్య క్షేత్రం గోళపు వోల్టేజ్కు నేరుగా అనుపాతంలో ఉంటుంది.
- బాహ్య క్షేత్రం గోళపు వోల్టేజ్పై అసలు ఆధారపడదు.
చరరాశి పాత్రలు
మీరు సెట్ చేసేవి:
- గోళపు వోల్టేజ్ V (V)
మీరు కొలిచేవి:
- సామర్థ్యం C (pF)
- బాహ్య క్షేత్రం E (N/C)
పరిశోధన ఎలా నడుస్తుంది
- isolated-sphere ప్రీసెట్ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. గోళపు వ్యాసార్థం 8 cm వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
- బాహ్య క్షేత్ర-బల రీడింగ్ను చేతనం చేయండి.
- ప్రతి ప్రయత్నానికి గోళపు వోల్టేజ్ను సెట్ చేసి, కేంద్రం నుండి గోళపు వ్యాసార్థానికి రెట్టింపు దూరం వద్ద కొలిచిన క్షేత్ర బలాన్ని నమోదు చేయండి.
పాలక సమీకరణం
ఒంటరి గోళపు సామర్థ్యం — C = 4πε₀R
R వ్యాసార్థం గల ఒంటరి వాహక గోళానికి అనంతానికి సంబంధించి సామర్థ్యం C = 4πε₀R. సమాంతర-ప్లేట్ సంధారకం మాదిరిగా కాకుండా, దానికి దగ్గరలో రెండో వాహకం అవసరం లేదు — 'మిగిలిన అంతరిక్షం' రెండో ప్లేట్లా పనిచేస్తుంది.
ముద్రించగల కార్యపత్రకం విద్యార్థులను ఏమి కనుగొనమంటుంది
- ఒక ప్రయత్నానికి, R = 0.08 m ఉపయోగించి C = 4πε₀R లెక్కించండి (ప్రతి ప్రయత్నానికీ అదే), ఆపై కేంద్రం నుండి 2R వ్యాసార్థం వద్ద క్షేత్రానికి E = V/(4R) — ఇది r = 2R తో E = V·R/r² నుండి వస్తుంది. రెండింటినీ పట్టికతో పోల్చండి.
- స్థిర కొలత బిందువు వద్ద (ఇక్కడ, కేంద్రం నుండి 2R), బాహ్య క్షేత్రం గోళపు వోల్టేజ్తో రేఖీయంగా ఎలా స్కేల్ అవుతుందో వివరించండి — ఒంటరి ఆవేశిత గోళపు బాహ్య క్షేత్రం దాని కేంద్రం వద్ద బిందు ఆవేశానికి సరిపోలినందున, ఇది బిందు ఆవేశపు 1/r² నియమం నుండి మీరు ఊహించేదే (V మాత్రమే మార్చి, r స్థిరంగా ఉంటే, ఎప్పుడూ రేఖీయ సంబంధం వస్తుంది — 1/r² ఆధారత వోల్టేజ్పై కాదు, దూరంపై).
ల్యాబ్కు మించి ఇది ఎక్కడ కనిపిస్తుంది
- వాన్ డి గ్రాఫ్ జనరేటర్ ఒక ఒంటరి లోహ గోళాన్ని చాలా అధిక వోల్టేజ్కు చార్జ్ చేస్తుంది. ల్యాబ్-పరిమాణ గోళానికి దాని సామర్థ్యం C = 4πε₀R చాలా చిన్నది, అందుకే సాధారణ పరిమాణ ఆవేశం కూడా దాన్ని అత్యంత అధిక వోల్టేజ్కు తీసుకెళ్లగలదు (V = Q/C).
- భూమి కూడా తక్కువ ఋణ ఉపరితల ఆవేశం కలిగిన ఒంటరి ఆవేశిత గోళంలా దాదాపు ప్రవర్తిస్తుంది. భూమి వ్యాసార్థం (~6.4×10⁶ m) తో C = 4πε₀R ఉపయోగించి, భూమి సామర్థ్యం ఈ ప్రయోగపు 8 cm గోళం కంటే పెద్దదో చిన్నదో ఊహిస్తారు?
- 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
- Isolated Sphere కు స్వాగతం
- గోళం ఎంచుకోండి
- ప్లే నొక్కండి
- గోళంపై శక్తి
- లక్షణాల ప్యానెల్ తెరవండి
- మీరు సాధించారు!
దృశ్యం నిర్మించడానికి, ప్లే నొక్కడానికి, ప్రత్యక్ష కొలతలు, మార్గదర్శిత ట్యుటోరియల్తో అన్వేషించడానికి ఇంటరాక్టివ్ సిమ్యులేషన్ తెరవండి.