Elektromagnetism
Laetud joone väli
Joonlaeng tekitab tsilindriliselt sümmeetrilise välja; testi E nooli joone kohal ja all.
Laetud joone väli — interaktiivne Elektromagnetism simulatsioon. Joonlaeng tekitab tsilindriliselt sümmeetrilise välja; testi E nooli joone kohal ja all. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Laetud joone väli
Joonlaeng tekitab tsilindriliselt sümmeetrilise välja; testi E nooli joone kohal ja all.
Ühtlane joonlaeng λ tekitab tsilindriliselt sümmeetrilise elektrivälja E ∝ λ/r, risti joonega. Paigalseisval joonlaengul pole voolu, seega B = 0 — testlaengule mõjub ainult elektriline jõud F_E = qE (kollase F_E noolena). Võrdle |E| joone kohal ja all Omaduste paneelis; kauguse poolitamine kahekordistab välja.
- E ∝ λ/r (tsilindriline)
- F = qE
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Lõplik sirge varras kannab laengut, ühtlaselt jaotatuna pikkuse suhtes. Kas laetud joone väli kesknormaalil järgib sama 1/r² seadust kui punktilaeng?
Kaalutavad ennustused
- Jah — piisavalt kaugelt näeb ta ikka välja nagu punktilaeng.
- Väli ei sõltu kaugusest laiendatud laengjaotusest.
- Ei — lõplikul laetud joonel on oma keerukam kaugussõltuvus, mitte lihtne 1/r² seadus.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Ristkaugus d (m)
Mida sa mõõdad:
- Väljatugevus E_y (N/C)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava laetud joone eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Varras kannab lineaarset laengutihedust 2 nC/m üle 4,8 m pikkuse.
- Lülita sisse väljatugevuse näit kesknormaalil.
- Sea iga katse jaoks ristkaugus vardast keskpunktist ja kirjuta üles väljatugevus.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)), kasutades k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Võrdle tabeliga.
- Selgita, miks lõpliku laetud joone väli ei taandu puhtale astmeseadusele nagu 1/r² — ta sõltub nii kaugusest d kui ka vard poolpikkusest kombinatsiooni √(L_half² + d²) kaudu.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Kui kaugus d muutub võrreldes vard pikkusega väga väikeseks, lähib valem kujule E ≈ −2kλ/d (klassikaline „lõpmatu laetud joone“ tulemus, mis kahaneb kui 1/d, mitte 1/d²). Selgita oma valemi abil, miks lõplik varras käitub lõpmatu varsana, kui sa oled talle lähedal.
- Kui kaugus d muutub võrreldes vard pikkusega väga suureks, peaks valem lähenema punktilaengu tulemusele E ≈ kQ_total/d² (kus Q_total = λ·2L_half). Selgita füüsiliselt, miks laiendatud laengjaotus näeb piisavalt kaugelt välja nagu punktilaeng.
- 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
- Tere tulemast joonlaengu juurde
- Vali testlaeng
- Vajuta Esita
- Joonlaengu väli
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.