Konduktor dalam kesetimbangan elektrostatis – ujung runcing, sangkar Faraday, bola terhubung dan dielektrik
FisikaMedan listrik dan magnetUsia 16–17
Memuat…
Masuk untuk memainkan
Letakkan sebuah konduktor (bulat, berbentuk buah pir dengan ujung runcing, batang atau kotak berongga) dalam medan listrik homogen dan biarkan elektron bebasnya bergerak: elektron menumpuk di satu sisi sampai medan di dalamnya nol, garis medan tegak lurus permukaan dan rapat muatan permukaan σ paling besar di ujung runcing; kotak berongga melindungi rongganya. Layar Bola terhubung menghubungkan dua bola bermuatan dengan jari-jari berbeda melalui kawat, dan muatan mengalir sampai potensialnya sama, q₁/r₁ = q₂/r₂. Layar Dielektrik menunjukkan lempeng yang terpolarisasi; muatan terikat di permukaannya mengurangi medan di dalam dengan faktor εᵣ.
Pelajaran: Konduktor dalam kesetimbangan elektrostatis: medan nol di dalam, muatan di permukaan luar, efek ujung runcing dan sangkar Faraday; pembagian muatan antar-konduktor; dielektrik dalam medan listrik
Yang ditunjukkan
Dalam kesetimbangan elektrostatis, elektron bebas sebuah konduktor sudah berhenti bergerak, sehingga medan listrik di dalam logam bernilai nol. Muatan berlebih atau muatan induksi berada di permukaan luar, seluruh konduktor memiliki satu potensial, dan medan tepat di luar tegak lurus permukaan dengan E = σ/ε₀. Muatan berkumpul di bagian permukaan yang paling melengkung; itulah sebabnya penangkal petir dibuat runcing. Konduktor berongga yang tertutup melindungi rongganya. Dua konduktor yang dihubungkan kawat berbagi muatan sampai potensialnya sama. Dalam dielektrik, muatan terikat memperkecil medan menjadi E₀/εᵣ.
Cara menggunakan
Di Konduktor dalam medan, pilih Bentuk konduktor, atur Medan luar E₀ dan Muatan per meter panjang λ, lalu tekan Biarkan muatan bergerak: medan di dalam turun ke nol. Seret probe lalu tekan Catat. Di Bola terhubung, atur jari-jari dan muatan awal, lalu tekan Hubungkan. Di Lempeng dielektrik, ubah Permitivitas relatif εᵣ atau pilih Logam.
Parameter yang dapat diubah
- Layar Konduktor dalam medan, Bola terhubung, Lempeng dielektrik
- Bentuk konduktor Bulat, Pir (ujung runcing), Batang, Kotak berongga
- Medan luar E₀ 0–5000 V/m
- Muatan konduktor per meter panjang λ -30–30 nC/m
- Garis medan
- Garis ekuipotensial
- Jari-jari bola 1 r₁ 1–10 cm
- Jari-jari bola 2 r₂ 1–10 cm
- Muatan awal q₁ -20–20 nC
- Muatan awal q₂ -20–20 nC
- Lempeng di antara keping Dielektrik, Logam
- Permitivitas relatif εᵣ 1–10
Pertanyaan untuk dijelajahi
- Mengapa medan listrik di dalam logam bernilai nol setelah muatannya berhenti bergerak?
- Mengapa begitu banyak muatan berkumpul di ujung penangkal petir?
- Setelah dua bola dihubungkan, bola mana yang rapat muatan permukaannya lebih besar, dan mengapa?
