Yalıtılmış Yüklü Bir Küre

1 · Tahmin Et

Belirli bir gerilimla yüklenmiş tek bir izole iletken kürenin de bir kapasitansı vardır; yakınlarda ikinci bir plaka olmasa bile. Kürenin gerilimını yükseltirseniz, hemen dışındaki alan da aynı oranda artar mı?

• Hayır, alan daha karmaşık bir şekilde gerilime bağlıdır.
• Evet - dış alan kürenin gerilimıyla doğru orantılıdır.
• Dış alan kürenin gerilimına hiç bağlı değildir.

2 · Kurulum

1. Yalıtılmış küre ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Kürenin yarıçapı 8 cm olarak sabitlenmiştir.
2. Dış alan gücü ölçümünü etkinleştirin.
3. Her deneme için kürenin gerilimını ayarlayın ve kürenin merkezinden yarıçapının iki katı mesafede ölçülen alan gücünü kaydedin.

3 · Veri Toplayın

Üç denemeniz için alan kuvveti E'yi (y ekseni) gerilim V'ye (x ekseni) karşı çizin. Çizgi orijinden düz mü geçiyor?

4 · Analiz et

1. Bir deneme için, R = 0.08 m (her denemede aynı) kullanarak C = 4 πε₀R'yi hesaplayın, ardından merkezden 2 R yarıçapındaki alan için E = V/(4R)'yi hesaplayın — bu, E = V·R/r² ifadesinden r = 2R ile gelir. Her ikisini de tabloyla karşılaştırın.
2. Açıklayın ki, sabit bir ölçüm noktasında (burada merkezden 2R), dış alan kürenin gerilimiyle doğrusal olarak ölçeklenir — bu, bir nokta yükün 1/r² yasasından tam olarak beklenendir, çünkü yalıtılmış yüklü bir kürenin dış alanı, merkezindeki nokta yükün alanı ile aynıdır (sabit r’de yalnızca V’yi değiştirmek her zaman doğrusal bir ilişki verir — 1/r² bağımlılığı mesafeye aittir, gerilime değil).

5 · Uzat

1. Bir Van de Graaff jeneratörü izole edilmiş bir metal küreyi çok yüksek gerilimla şarj ediyor. Kapasitansı C = 4πε₀R, laboratuvar boyutunda bir küre için oldukça küçüktür, bu da tam olarak mütevazi miktardaki bir yükün bile onu aşırı yüksek gerilima (V = Q/C) çıkarabilmesinin nedenidir.
2. Dünyanın kendisi yaklaşık olarak küçük bir negatif yüzey yüküne sahip izole edilmiş yüklü bir küre gibi davranır. C = 4 πε₀R'yi Dünya'nın yarıçapı (~6.4×10⁶ m) ile kullanarak, Dünya'nın kapasitansının bu deneyin 8 cm küresinden daha büyük veya daha küçük olmasını bekler miydiniz?

Bu Deneyin Arkasındaki Fizik

← Deneye geri dön

138 Ücretsiz Yazdırılabilir Fizik Laboratuvarı Çalışma Kağıdı