Masurarea fortei dintre o sfera incarcata si o placa metalica – Masurare cu senzorul de forta

Masurarea fortei dintre o sfera incarcata si o placa metalica – Masurare cu senzorul de forta

In experimentul prezentat se exploreaza principiul incarcaturii de imagine intr-o investigatie practica. Aici, este masurata forta de atractie care actioneaza asupra unei sfere incarcate in fata unei placi metalice. Aceasta forta este echivalenta cu forta unei incarcaturi egale si opuse la o distanta dubla, 2d. In primul rand, se masoara forta pentru o anumita incarcatura Q ca functie de distanta d. Masuratorile sunt apoi repetate pentru o incarcatura de jumatate din valoarea initiala. Scopul evaluarii este de a confirma relatiile de proportionalitate.

Obiectivele experimentului sunt:

Masurarea fortei F dintre o sfera incarcata si o placa metalica legata la pamant ca functie de distanta d dintre centrul sferei si placa metalica.

Masurarea fortei F dintre o sfera incarcata si o placa din material metalic legata la pamant ca functie de incarcatura Q pe sfera.

Principiile din spatele experimentului se bazeaza pe inductia electrostatica (deplasarea incarcaturilor). O incarcatura punctiforma Q la o anumita distanta d fata de o placa metalica legata la pamant genereaza o incarcatura excesiva de semn opus pe suprafata placii metalice. Astfel, incarcatura Q este supusa unei forte de atractie catre placa metalica. In starea de echilibru, liniile de camp electric pornite de la Q intalnesc placa metalica perpendicular, deoarece o componenta a campului electric paralela cu suprafata placii ar duce la o deplasare a distributiei incarcaturii pe placa metalica, ceea ce nu poate aparea intr-o stare de echilibru. Aceeasi forma a liniilor de camp este generata de o incarcatura “oglinda” -Q plasata la imaginea in oglinda a punctului unde se afla Q fata de placa metalica. In experiment, insa, inductia electrostatica reciproca dintre sfera si placa metalica duce la o deplasare a incarcaturilor pe sfera – lucru care se observa in special la distante mici d. Aceasta deplasare are acelasi efect ca o reducere a distantei d si duce la intensificarea fortei F.