Forskningsrådets nettsider benytter seg av informasjonskapsler for å forbedre din opplevelse av nettstedet.
Ved å lukke denne meldingen, samtykker du i vårt bruk av informasjonskapsler. Personvernerklæringen finner du her.
Lukk påminnelse
Gå direkte til innhold

Maddie Tveite

Maddie har levert et teoretisk og eksperimentelt fysikkprosjekt, der hun undersøker den elektrostatiske kraften mellom to ladde, ledende kuler.

(Foto: Thomas Keilman) Tittel: Investigation of the Force between Two Positively Charged Conducting Spheres.

Av: Maddie Tveite, 18 år fra Gjøvik

Skole: Gjøvik videregående skole

Pris: Andrepris i klassen for naturvitenskap og teknologi

Juryens vurdering

Målet for prosjektet er å undersøke den elektrostatiske kraften mellom to ladde, ledende kuler og se om denne i noen tilfeller avviker fra det man forventer etter Coulombs lov, en lov i fysikken som gjelder for punktladninger. Det er utført eksperimenter og en teoretisk modellering av eksperimentet. Resultatet er at Coulombs lov slutter å gi en god beskrivelse hvis avstanden mellom kulene er mindre enn radien av kulene, og at man til og med kan oppleve at kuler med samme ladning tiltrekker hverandre ved korte avstander. Utstyr og framgangsmåte for eksperimentene er godt beskrevet.

Juryen uttaler: Dette er et godt gjennomført eksperimentelt og teoretisk arbeid. Eksperimentene gir gode og reproduserbare resultater. Den teoretiske modellen er grundig diskutert og vitner om god forståelse for fysikkfaget og gode matematiske ferdigheter. Juryen har konkludert med at arbeidet skal belønnes med en 2. pris i klassen for naturvitenskap og teknologi i årets Unge forskere-konkurranse.

Spesialpris: Deltakelse ved "International Science and Engineering Fair" (Intel/ISEF) i Pittsburg, Pennsylvania i 2018.

Sammendrag

This essay takes an in-depth look into the nature of positively charged conducting spheres, and the ability of Coulomb’s law to predict the force between them. The force is expected to be repulsive at all times, which this essay seeks to disprove. What is more, the essay seeks to create a model predicting the force. This leads to the research question:
“When considering the electrostatic force between two positively charged spheres, is there a separation and ratio of charge at which Coulomb’s law for point charges no longer applies, and can the subsequent force between the spheres be predicted?”
The scope of this essay concerns itself with theoretically predicting, for three different charge ratios, the force between two positively charged spheres using Coulomb’s law, and then investigating the same force experimentally. A Coulomb balance is used for this purpose. Finally, the essay proceeds to create a function which can be used to describe, and which to a large extent fits, the force observed in the investigation, using Coulomb’s law and inspiration from The Feynman Lectures on Physics. The function found is:

F=A[1/x2 -(p+1/p) 2/x5 -(p+1/p)  3/x7 +6/x8 ]

where A is a constant, p is the ratio of charges and x is the spheres’ separation in terms of their radii. The conclusion drawn from the essay is that, in the case of positively charged spheres, Coulomb’s law ceases to accurately predict the force between the spheres at small separations. The model created is in terms of the parameters A and p which, due to experimental errors, are not known theoretically and must be determined according to the data. Based on the method of image charges, the model is successful in providing an approximate prediction of the force between the spheres. The conclusion points out that, within certain conditions, spheres of equal charge attract.

Skrevet av:
Redaksjonen
Publisert:
20.04.2017
Sist oppdatert:
21.04.2017