Hur varierar fältstyrkan hos ett homogent fält?
Det här är min tanke process:
Jag kom fram till rätt svar på den här frågan. Jag insåg att lägesenergi ökar genom att tänka bakvänt: I fall plattorna närmar sig varandra omvandlas mer lägesenergi till rörelseenergi.
Sedan funderade jag på vad detta skulle innebära för variablarna i formeln U
Spänningen ökar ju större distansen är (i ju med att den elektriska potentiella energin blir större) därmed antog jag att fältstyrkan i ett homogent fält är konstant oavsett distans.
Sedan stötte jag på denna uppgift:
När jag skulle lösa uppgiften tycket jag att det var konstigt att de frågade efter spänning mellan hela plattorna innan de frågade efter fältstyrkan i den smalare utrymmet.
Jag började fundera på uppgift b då jag inte förstod hur jag skulle veta svaret på uppgift a med det jag kunde.
Jag kom fram till att mitt svar som visade vara felaktigt på följande sätt:
xfältstyrkan i det smalare utrymmet
x
Varför jag tänkte på detta vis beror på min tidigare resonemang om att fältstyrkan är densamma oavsett avstånd i ett homogent fält.
Sedan tittade jag på en video där personen sa att spänningen i den smalare utrymmet är densamma. Det verkade högst orimligt för mig då spänning ges av:
Personens motivering var att fältstyrkan är starkare i det smala utrymmet.
Då tänkte jag att, fältstyrkan i ett homogent fält blir svagare ju större distansen är men det stämmer då inte överens med uppgift 7.6.
Vad finns det för förklaring på hur fältstyrkan varierar vid olika avstånd?
Att fältet är homogent betyder inte att det är lika stort även när du separerar plattorna från varandra. Det betyder att fältet är identiskt till storlek och riktning överallt mellan plattorna i ett och samma ögonblick. Fältet blir svagare när du separerar plattorna, men det blir lika mycket svagare överallt.
Spänningen är däremot konstant över plattorna oberoende av avståndet. Det enklaste sättet att förstå detta är via en analogi. Ström, spänning och elektrisk resistans beter sig på samma sätt som värmeflöde, temperaturskillnad och termisk resistans. Om man har en temperaturskillnad mellan två plattor så kommer det att gå ett värmeflöde från den varmare till den kallare plattan. Avståndet mellan plattorna påverkar inte temperaturskillnaden mellan plattorna. På samma sätt sjunker inte spänningen över två plattor om du separerar dem från varandra.
Ok!
Så ifall vi tänker matematiskt:
Ifall plattorna till ett homogent fällt separeras mer så kommer fältet anta ett mindre värde, däremot så kommer avstånd vara större. Alltså vid multiplikation får vi samma värde som innan separationen.
Jag vet inte om jag svarar på din fråga, men tänk dig istället att fältstyrkan är en konsekvens av spänningen. Inte tvärt om.
Om olika delar på metallplåtarna vid något ögonblick skulle ha olika spänning så skulle laddningen omedelbart omfördelas så att delarna fick samma potential.
Fältstyrkan mellan plattorna (pga potentialskillnaden) däremot, skulle öka ju närmare du för plattorna mot varandra. Ända tills fältstyrkan blir så hög att luften joniseras och du får överslag mellan plattorna. Dvs laddningsövergång från ena plattan till den andra.
fylldmedfrågor skrev:Ok!
Så ifall vi tänker matematiskt:
Ifall plattorna till ett homogent fällt separeras mer så kommer fältet anta ett mindre värde, däremot så kommer avstånd vara större. Alltså vid multiplikation får vi samma värde som innan separationen.
Ja så kan du tänka. I min liknelse skulle det elektriska fältet motsvara hur snabbt temperaturen sjunker när man rör sig från den ena till den andra plattan.
Så vad det gäller 7.10 är spänningen i hela figuren densamma eftersom det är samma plattor vid båda utrymmena som utgör spänningen. Spänningen skapar i sin tur två fält som varierar på grund utav d (distans).
Så är det!
fylldmedfrågor skrev:Så vad det gäller 7.10 är spänningen i hela figuren densamma eftersom det är samma plattor vid båda utrymmena som utgör spänningen. Spänningen skapar i sin tur två fält som varierar på grund utav d (distans).
Ja, perfekt! Men vad menar du med två fält? Menar du att det blir ett fält från vardera platta (sant), och att dessa fält "samverkar" till att skapa det homogena fältet (också sant).
Gör tankeexperimentet att man drar plattorna mycket långt ifrån varandra så att det elektriska fältet från den ena plattan inte inte "når ihop" med den andra. Då börjar man ju istället få ett utseende på fältet som liknar systemet med två punktformiga laddningar (avståndet mellan plattorna blir så stort att plattorna börjar likna punkter). Vilket visar att konstaterandet att E-fältet är homogent mellan två plattor av olika potential, bara är en generalisering för att det ska bli enklare att räkna på (men som stämmer bra i dom flesta fall).
Genom ett sådant tankeexperiment kan man bättre förstå kopplingen mellan de olika fysikaliska modellerna. "Platt-modellen" och "punktladdningsmodellen".
Jag tycker att i dessa uppgifter så borde man kunna tala om vad som är orsak (spänningen) och vad som är verkan (fältet), även fast det inte har någonting med uppgiften att göra. Tex genom att berätta vad som gjordes för att ladda plattorna.
Titta på Daniel Barkers experiment hur han fixar sitt homogena fält mellan två plattor:
Jag precis, det var så jag menade. Tack, videon var väldigt bra.
