Điện từ học

Quả cầu dẫn điện cô lập

Một quả cầu cô lập bán kính R có C = 4πε₀R — so sánh số liệu pF với giá trị lý thuyết.

Quả cầu dẫn điện cô lập — mô phỏng Điện từ học tương tác. Một quả cầu cô lập bán kính R có C = 4πε₀R — so sánh số liệu pF với giá trị lý thuyết. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Điện dung cầu

Một quả cầu cô lập bán kính R có C = 4πε₀R: so sánh giá trị đọc bằng pF với giá trị lý thuyết.

Một quả cầu cô lập bán kính R có C = 4πε₀R: so sánh giá trị đọc bằng pF với giá trị lý thuyết.

• C = 4πε₀R
• U = ½CV²

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Một quả cầu dẫn điện cách ly, được tích điện đến một điện áp nào đó, cũng có điện dung - ngay cả khi không có tấm thứ hai ở gần đó. Nếu bạn tăng điện áp của quả cầu thì điện trường ngay bên ngoài nó có tăng theo tỷ lệ không?

Dự đoán cân nặng

• Không - trường phụ thuộc vào điện áp theo cách phức tạp hơn.
• Có - trường bên ngoài tỷ lệ thuận với điện áp của quả cầu.
• Trường bên ngoài hoàn toàn không phụ thuộc vào điện áp của quả cầu.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Điện áp hình cầu V (V)

Những gì bạn đo lường:

• Điện dung C (pF)
• Trường ngoại thất E (N/C)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt trước hình cầu biệt lập và nhấn Đặt lại. Bán kính của quả cầu cố định là 8 cm.
2. Kích hoạt tính năng đọc cường độ trường bên ngoài.
3. Đặt điện áp của quả cầu cho mỗi lần thử và ghi lại cường độ trường đo được ở khoảng cách gấp đôi bán kính của quả cầu tính từ tâm của nó.

phương trình điều khiển

Điện dung hình cầu cô lập — C = 4πε₀R

Một quả cầu dẫn điện cách ly bán kính R có điện dung C = 4πε₀R so với vô cực. Không giống như tụ điện bản song song, nó không cần dây dẫn thứ hai ở gần - "phần không gian còn lại" đóng vai trò như bản kia.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính C = 4 πε₀R bằng R = 0.08 m (giống nhau trong mọi lần thử), sau đó tính E = V/(2R) cho trường ở bán kính 2 R từ tâm. So sánh cả hai với bảng.
• Giải thích tại sao, tại một điểm đo cố định (ở đây là 2R tính từ tâm), trường bên ngoài tỷ lệ tuyến tính với điện áp của quả cầu - mặc dù bản thân trường của điện tích điểm giảm xuống 1/r².

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Máy phát điện Van de Graaff sạc một quả cầu kim loại bị cô lập đến điện áp rất cao. Điện dung C = 4πε₀R của nó khá nhỏ đối với một quả cầu cỡ phòng thí nghiệm, đó chính xác là lý do tại sao ngay cả một lượng điện tích khiêm tốn cũng có thể khiến nó đạt điện áp cực cao (V = Q/C).
• Bản thân Trái đất hoạt động gần giống như một quả cầu tích điện cô lập với bề mặt mang điện tích âm nhỏ. Sử dụng C = 4 πε₀R với bán kính Trái đất (~6.4×10⁶ m), bạn mong đợi điện dung của Trái đất lớn hơn hay nhỏ hơn quả cầu 8 cm của thí nghiệm này?

• 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

1. Chào mừng đến quả cầu cô lập
2. Chọn quả cầu
3. Nhấn Phát
4. Năng lượng trên một quả cầu
5. Mở Trình kiểm tra
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Điện Dung