Determinarea capacitatii unei sfere in fata unei placi metalice

Determinarea capacitatii unei sfere in fata unei placi metalice

Descrierea Experimentului:

In experimentul Determinarea capacitatii unei sfere in fata unei placi metalice, se exploreaza modul in care capacitatea electrica a unui obiect depinde de mediul inconjurator, inclusiv de distanta fata de alte conductoare legate la pamant. Sferele cu razele r sunt dispuse la o distanta s de o placa metalica conectata la pamant si sunt incarcate folosind o tensiune inalta U. Scopul acestui experiment este de a confirma proportionalitatea dintre incarcarea electrica Q si diferenta de potential U la o anumita distanta s intre sfera si placa.

Obiectivele Experimentului:

• Incarcarea unei sfere conductoare in fata unei placi metalice conectate la pamant prin aplicarea unei tensiuni inalte U.
• Masurarea incarcarii Q in functie de tensiunea inalta U.
• Verificarea proportionalitatii dintre incarcare si tensiunea inalta, precum si determinarea capacitatii C.
• Calcularea capacitatii C in functie de distanta s dintre sfera si placa metalica.

Principiile Experimentului:

Diferenta de potential U intre un conductor electric izolat incarcat in spatiu liber si un punct de referinta la o distanta infinita este proportionala cu incarcarea electrica Q de pe conductor. Coeficientul de proportionalitate C se numeste capacitatea electrica a corpului incarcat. Atunci cand sfera este plasata in apropierea unei placi metalice conectate la pamant, apar incarcari de semn opus pe placa metalica datorita inductiei electrostatice. Aceste incarcari induse duc la o scadere a diferentei de potential U. Acest efect este cu atat mai mare cu cat distanta s dintre sfera si placa este mai mica. Deoarece incarcarea Q ramane neschimbata, reducerea diferentei de potential corespunde, conform ecuatiei Q=CU, unei cresteri a capacitatii C. In cadrul experimentului, o sfera conductor cu diametrul de 3,5 cm este plasata in fata unei placi metalice conectate la pamant si este incarcata prin aplicarea unei tensiuni inalte constante U=5 kV la mai multe distante s. Cresterea capacitatii devine evidenta prin cresterea incarcarii Q pe sfera. Intr-o a doua serie de masuratori, se studiaza dependenta incarcarii Q de tensiunea inalta U la o distanta s fixata si se compara cu ecuatia Q=CU.