Kosketa ja jaa: varaus metallissa ja muovissa

Opetuksellinen simulaatiopeli. Ennusta, miten varaus jakautuu, kun metallipallot koskettavat toisiaan, mitä tapahtuu, kun metalli koskettaa muovia, ja miten johto jakaa varauksen ison ja pienen pallon kesken, ja katso elektronien virtausta.

JohteetEristeet

KOSKETA JA JAA

Kaksi samanlaista palloa

Valmis
Ota JavaScript käyttöön, jotta pallot koskettavat. Ohjeet ja esimerkki ovat silti luettavissa.
Positiivinen varaus (+)Negatiivinen varaus ja elektronien virtaus (−)EnnusteesiJalat, johto ja akselit
JakaminenΣQ = ΣQ₀

Aika

0.00 s

t

A:n varaus

— nC

Q_A

B:n varaus

— nC

Q_B

C:n varaus

— nC

Q_C

Kokonaisvaraus

— nC

Q_A + Q_B + Q_C

Ennusta ennen kuin aloitat

Kirjoita ennusteesi koetta varten. Aloita-painike pysyy pois päältä, kunnes vastaus on annettu.

Ennusta, mihin varaus päätyy.

Tehtävän pisteet—

Jokaisen vastauksen on oltava 2 %:n tarkkuudella oikein: kustakin saa 100 pistettä. Oikein ensimmäisellä kokeella antaa 50 lisää. Koe lasketaan heti, kun se alkaa.

✓ Oikea vastaus① Ensimmäisellä yrityksellä

Näin pelaat Kosketa ja jaa -peliä

  1. Valitse testi ja lue alkuvaraukset kortista.
  2. Samanlaiset metallipallot jakavat kokonaisvarauksensa tasan; johdolla yhdistetyt säteidensä suhteessa; muovi ei ota mitään.
  3. Kirjoita ennusteesi, miinusmerkin kanssa jos se on negatiivinen, ja paina Aloita. Pallot koskettavat pari kerrallaan.
  4. Vertaa oranssia merkkiä oikealla olevaan varauspylvääseen.

Johteet ja eristeet

Metallissa osa elektroneista ei ole sidottu mihinkään atomiin: ne liikkuvat vapaasti koko kappaleessa. Siksi metallit ovat johteita. Kun kaksi metalliesinettä koskettaa toisiaan, nämä elektronit virtaavat toisesta toiseen, kunnes molemmat ovat samassa sähköisessä potentiaalissa, ja pysähtyvät sitten. Samanlaisille palloille jää yhtä suuret varaukset; isolle pallolle jää enemmän kuin pienelle, koska se voi pitää samassa potentiaalissa enemmän varausta. Muovissa, lasissa, kumissa ja kuivassa ilmassa jokainen elektroni pysyy atominsa luona: ne ovat eristeitä, ja niihin tuotu varaus pysyy paikallaan. Siksi varatut pallot seisovat muovin päällä, siksi johdoissa on muovinen kuori, ja siksi varatun metalliesineen koskettaminen kädellä, joka on valtavaan maapalloon yhteydessä oleva johde, vie siltä lähes kaiken varauksen.

Rajattu oppimismalli

Pallot ovat samanlaisia paitsi iso ja pieni -testissä, ja ne seisovat täydellisten eristeiden päällä. Varaus liikkuu vain kosketuksen hetkellä ja jakautuu, kunnes molemmat ovat samassa potentiaalissa; sitten pallot erkanevat menettämättä mitään. Erikokoiset pallot, jotka todella koskettavat, jakavat varauksen monimutkaisemmin, joten iso ja pieni -testi yhdistää ne pitkällä, ohuella johdolla, jolloin kumpikin on käytännössä yksin. Muovi ei ota lainkaan varausta. Merkkejä on noin yksi nanocoulombia kohti; jalat ja pallot eivät ole mittakaavassa, paitsi säteiden suhde 3 : 1. Vastaukset 2 %:n tarkkuudella ovat oikein.

Kielen vaihtaminen säilyttää kokeen, ennusteen, yritykset ja ajon.