Electromagnetisme
Camp d'una càrrega lineal
La càrrega lineal crea un camp amb simetria cilíndrica; comprova les fletxes E a sobre i a sota de la línia.
Camp d'una càrrega lineal — simulació interactiva de Electromagnetisme. La càrrega lineal crea un camp amb simetria cilíndrica; comprova les fletxes E a sobre i a sota de la línia. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Camp d'una càrrega lineal
La càrrega lineal crea un camp amb simetria cilíndrica; comprova les fletxes E a sobre i a sota de la línia.
Una càrrega lineal uniforme λ produeix un camp elèctric amb simetria cilíndrica E ∝ λ/r perpendicular a la línia. Una càrrega lineal estàtica no té corrent, per tant B = 0: només actua la força elèctrica F_E = qE sobre una càrrega de prova (la fletxa groga F_E). Compara |E| a sobre i a sota de la línia al panell de Propietats: reduir a la meitat la distància dobla el camp.
- E ∝ λ/r (cilíndric)
- F = qE
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Una vara recta finita porta càrrega escampada uniformement al llarg de la seva longitud. Sobre la mediatriu, el camp d'una línia de càrrega segueix la mateixa llei 1/r² que una càrrega puntual?
Prediccions a valorar
- Sí: des de prou lluny, encara sembla una càrrega puntual.
- El camp no depèn de la distància a una distribució de càrrega extensa.
- No: una línia finita de càrrega té la seva pròpia dependència de distància, més complexa, no una llei 1/r² simple.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Distància perpendicular d (m)
El que tu mesures:
- Intensitat del camp E_y (N/C)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Camp d'una línia finita de càrrega» i prem Restableix. La vara porta una densitat lineal de càrrega de 2 nC/m al llarg d'una longitud de 4.8 m.
- Activa la lectura d'intensitat de camp sobre la mediatriu.
- Defineix la distància perpendicular al punt mitjà de la vara per a cada prova i enregistra la intensitat de camp.
Equació governant
Camp d'una línia carregada finita (a la mediatriu) — E = k·q/r²
Integrar la llei de Coulomb al llarg d'una vara uniformement carregada dóna un camp sobre la mediatriu que interpola entre la caiguda 1/d d'una línia infinita (de a prop) i la caiguda 1/d² d'una càrrega puntual (de lluny).
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) amb k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Compara-ho amb la taula.
- Explica per què el camp d'una línia finita de càrrega no es redueix a una llei de potències neta com 1/r²: depèn alhora de la distància d i de la mitja longitud de la vara a través de la combinació √(L_half² + d²).
On apareix això més enllà del laboratori
- Quan la distància d es fa molt petita comparada amb la longitud de la vara, la fórmula s'acosta a E ≈ −2kλ/d (el resultat clàssic de la «línia infinita de càrrega», que cau com 1/d i no com 1/d²). Explica, amb la teva fórmula, per què la vara finita es comporta com una d'infinite quan hi ets a prop.
- Quan la distància d es fa molt gran comparada amb la longitud de la vara, la fórmula hauria d'acostar-se al resultat de càrrega puntual E ≈ kQ_total/d² (amb Q_total = λ·2L_half). Explica físicament per què una distribució de càrrega extensa sembla una càrrega puntual des de prou lluny.
- AP Physics 2 — Unit 10: Electric Force, Field, and Potential
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 8: Electric Charges, Fields, and Gauss's Law
- IB Physics — D.2 Electric and magnetic fields
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Gravitational and electrostatic forces
- Benvingut a Càrrega lineal
- Selecciona la càrrega de prova
- Prem Reprodueix
- Camp d'una càrrega lineal
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →