Röra och dela: laddning på metall och plast

Ett pedagogiskt simuleringsspel. Förutsäg hur laddning fördelas när metallkulor rör vid varandra, vad som händer när metall rör vid plast och hur en tråd delar laddning mellan en stor och en liten kula, och se elektronerna flöda.

LedareIsolatorer

RÖRA OCH DELA

Två lika kulor

Redo
Slå på JavaScript för att kulorna ska röra vid varandra. Instruktionerna och exemplet går fortfarande att läsa.
Positiv laddning (+)Negativ laddning och elektronflöde (−)Din förutsägelseStativ, tråd och axlar
DelningΣQ = ΣQ₀

Tid

0.00 s

t

Laddning på A

— nC

Q_A

Laddning på B

— nC

Q_B

Laddning på C

— nC

Q_C

Total laddning

— nC

Q_A + Q_B + Q_C

Förutsäg innan du startar

Skriv din förutsägelse för att göra i ordning. Start är avstängd tills det finns ett svar.

Förutsäg var laddningen hamnar.

Uppdragspoäng—

Varje svar måste ligga inom 2 %: varje ger 100 poäng. Rätt på första försöket ger 50 extra. Ett försök räknas så fort det startar.

✓ Rätt svar① Första försöket

Så spelar du Röra och dela

  1. Välj ett test och läs startladdningarna på kortet.
  2. Lika metallkulor delar sin summa lika; kulor ihopkopplade med en tråd delar efter sina radier; plast tar ingenting.
  3. Skriv din förutsägelse, med minustecken om den är negativ, och tryck på Start. Kulorna rör vid varandra två och två.
  4. Jämför det orange märket med laddningsstapeln till höger.

Ledare och isolatorer

I en metall är några elektroner inte bundna till någon atom: de rör sig fritt genom hela stycket. Det gör metaller till ledare. När två metallföremål rör vid varandra flödar dessa elektroner från det ena till det andra tills båda har samma elektriska potential, och sedan stannar de. Lika kulor får till slut lika stora laddningar; en stor kula får mer än en liten, eftersom den kan hålla mer laddning vid samma potential. I plast, glas, gummi och torr luft stannar varje elektron hos sin atom: de är isolatorer, och laddning som läggs på dem stannar där den är. Därför står laddade kulor på plast, därför har sladdar ett plasthölje, och därför tar du nästan all laddning från ett laddat metallföremål när du rör vid det med handen, en ledare som är kopplad till den enorma jorden.

En avgränsad inlärningsmodell

Kulorna är likadana, utom i testet stor och liten, och står på perfekta isolatorer. Laddning flyttar sig bara i beröringsögonblicket och sprider sig tills båda har samma potential; sedan går kulorna isär utan att förlora något. Kulor av olika storlek som verkligen rör vid varandra delar laddning på ett mer invecklat sätt, så testet stor och liten kopplar ihop dem med en lång, tunn tråd, som låter varje kula vara så gott som ensam. Plast tar ingen laddning alls. Det finns ungefär ett tecken per nC; stativ och kulor är inte skalenliga, utom radieförhållandet 3 : 1. Svar inom 2 % är rätt.

Om du byter språk behålls försöket, förutsägelsen, antalet försök och körningen.