Elektromagnetisme
Én positiv kildeladning
Én positiv kildeladning danner radiale feltlinjer og et elektrisk felt, der er omvendt proportionalt med afstandskvadratet.
Én positiv kildeladning — interaktiv Elektromagnetisme-simulation. Én positiv kildeladning danner radiale feltlinjer og et elektrisk felt, der er omvendt proportionalt med afstandskvadratet. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
Coulombs lov
Se radiale feltlinjer og E-pil-gitteret divergere fra den positive ladning.
En isoleret punktladning producerer et radialt elektrisk felt E = kq/r², der aftager med afstandens kvadrat. Feltlinjer stråler udad fra + ladninger og indad mod − ladninger. Tryk på Afspil for at se E-pil-gitteret pulsere; flyt prøveladningen, og aflæs |E| og V i egenskabspanelet. Coulomb-frastødning og atomstruktur starter alle fra dette mønster.
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
En enkelt punktladning står alene i rummet. Hvis du flytter et testpunkt dobbelt så langt væk, hvor meget falder feltstyrken så?
Forudsigelser at afveje
- Feltet falder til 1/4 — det aftager med afstandens kvadrat.
- Feltet falder til 1/2 — det aftager lineært med afstanden.
- Feltet er det samme uanset afstanden.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Afstand r (m)
Det, du måler:
- Potential V (V)
- Feltstyrke E (N/C)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen single-charge, og tryk på Nulstil. Kildeladningen er fast på q = 5 nC.
- Slå feltstyrkeaflæsningen til ved et testpunkt.
- Indstil testpunktets afstand fra ladningen for hvert forsøg, og notér feltstyrken.
Styrende ligning
Coulombs lov — E = k·q/r²
En punktladning skaber et radialet elektrisk felt, der aftager med afstandens kvadrat: E = kq/r², hvor k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². Kraften på en testladning er F = qE.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg E = kq/r² med k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Sammenlign med tabellen.
- Forklar ud fra den omvendte kvadratlov, hvorfor en fordobling af afstanden kvartdeler feltstyrken frem for at halvere den.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Din potentialekolonne (V = kq/r) aftager mildere end feltet (1/r i stedet for 1/r²). Forklar, hvorfor potentiale og felt har forskellig afstandsafhængighed, selvom begge kommer fra samme kildeladning.
- Coulombs lov E = kq/r² har præcis samme matematiske form som Newtons gravitationsfelt g = GM/r². Hvorfor mon to helt forskellige kræfter (elektrisk og gravitationel) deler denne omvendte kvadratstruktur?
- 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
- Middle School Physical Science — Electric and magnetic force strength
- Middle School Physical Science — Fields without contact
- Velkommen til Enkelt ladning
- Vælg ladningen
- Tryk på Afspil
- Kraft mellem ladninger
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →