الکترومغناطیس
یک بار مبدأ مثبت
یک بار مبدأ مثبت، خطوط میدان شعاعی و میدان الکتریکی عکس مجذور میسازد.
یک بار مبدأ مثبت — شبیهسازی تعاملی الکترومغناطیس. یک بار مبدأ مثبت، خطوط میدان شعاعی و میدان الکتریکی عکس مجذور میسازد. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
قانون کولن
خطوط میدان شعاعی و شبکهٔ پیکانهای E را ببینید که از بار مثبت میپراکند.
بار نقطهای مجزا میدانی الکتریکی شعاعی E = kq/r² میسازد که با عکس مجذور فاصله میافتد. خطوط میدان از بارهای + بیرون و به سوی بارهای − درون تابش میکنند. Play را بفشارید تا تپش شبکهٔ پیکان E را ببینید؛ بار آزمون را جابهجا کنید و |E| و V را در پنل ویژگیها بخوانید. دافعهٔ کولن و ساختار اتمی همه از این الگو آغاز میشوند.
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
بار نقطهای تنها در فضا نشسته. اگر نقطهٔ آزمایش را دو برابر دورتر ببرید، شدت میدان الکتریکی چقدر افت میکند؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- میدان به 1/4 میافتد — با مجذور فاصله افت میکند.
- میدان به 1/2 میافتد — با فاصله خطی افت میکند.
- میدان بیتوجه به فاصله همان میماند.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- فاصله r (m)
آنچه اندازه میگیرید:
- پتانسیل V (V)
- شدت میدان E (N/C)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیمی single-charge را باز کنید و Reset را بفشارید. بار چشمه روی q = 5 nC ثابت است.
- قرائت شدت میدان را در نقطهٔ آزمایش فعال کنید.
- فاصلهٔ نقطهٔ آزمایش از بار را برای هر آزمایش تنظیم کنید و شدت میدان را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
قانون کولن — E = k·q/r²
بار نقطهای میدان الکتریکی شعاعیای میسازد که با مجذور فاصله افت میکند: E = kq/r² که در آن k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². نیروی وارد بر بار آزمایشی F = qE است.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، E = kq/r² را با k = 8.99×10⁹ N·m²/C² و q = 5 nC حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- با قانون عکس مجذور توضیح دهید چرا دوبرابرکردن فاصله، شدت میدان را یکچهارم میکند نه نصف.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- ستون پتانسیل شما (V = kq/r) ملایمتر از میدان افت میکند (1/r بهجای 1/r²). توضیح دهید چرا پتانسیل و میدان با اینکه هر دو از همان بار چشمه میآیند، وابستگی فاصلهای متفاوتی دارند.
- قانون کولن E = kq/r² دقیقاً همان شکل ریاضی میدان گرانشی نیوتن یعنی g = GM/r² را دارد. چرا دو نیروی کاملاً متفاوت (الکتریکی و گرانشی) ممکن است این ساختار وارونهمجذور را مشترک داشته باشند؟
- 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
- به بار یگانه خوش آمدید
- انتخاب بار
- Play را بفشارید
- نیرو میان بارها
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.