ఒక ఒంటరి ఆవేశిత గోళం

1 · ఊహించండి

ఒక నిర్దిష్ట వోల్టేజ్‌కు ఆవేశితమైన ఒంటరి వాహక గోళానికి కూడా సామర్థ్యం ఉంటుంది — దగ్గరలో రెండో ప్లేట్ లేకపోయినా. మీరు గోళపు వోల్టేజ్‌ను పెంచినట్లయితే, దానికి బయట ఉన్న క్షేత్రం అనుపాతంలో పెరుగుతుందా?

• లేదు — క్షేత్రం వోల్టేజ్‌పై మరింత క్లిష్టమైన విధంగా ఆధారపడుతుంది.
• అవును — బాహ్య క్షేత్రం గోళపు వోల్టేజ్‌కు నేరుగా అనుపాతంలో ఉంటుంది.
• బాహ్య క్షేత్రం గోళపు వోల్టేజ్‌పై అసలు ఆధారపడదు.

2 · అమరిక

1. isolated-sphere ప్రీసెట్‌ను తెరిచి రీసెట్ నొక్కండి. గోళపు వ్యాసార్థం 8 cm వద్ద స్థిరంగా ఉంది.
2. బాహ్య క్షేత్ర-బల రీడింగ్‌ను చేతనం చేయండి.
3. ప్రతి ప్రయత్నానికి గోళపు వోల్టేజ్‌ను సెట్ చేసి, కేంద్రం నుండి గోళపు వ్యాసార్థానికి రెట్టింపు దూరం వద్ద కొలిచిన క్షేత్ర బలాన్ని నమోదు చేయండి.

3 · డేటా సేకరించండి

మీ మూడు ప్రయత్నాల కోసం వోల్టేజ్ V (x-అక్షం) పై క్షేత్ర బలం E (y-అక్షం) ప్లాట్ చేయండి. రేఖ మూలబిందువు గుండా సరళంగా ఉందా?

4 · విశ్లేషించండి

1. 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.
2. 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).

5 · విస్తరించండి

1. 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).
2. 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?

ఈ ప్రయోగం వెనుక ఉన్న భౌతిక శాస్త్రం

← ప్రయోగానికి తిరిగి

138 ఉచిత ముద్రించగల భౌతిక శాస్త్ర ప్రయోగ పత్రకాలు