Électromagnétisme
Une charge source positive
Une charge source positive produit des lignes de champ radiales et un champ électrique carré inverse.
Une charge source positive — simulation interactive de Électromagnétisme. Une charge source positive produit des lignes de champ radiales et un champ électrique carré inverse. Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.
Loi de Coulomb
Observez les lignes de champ radiales et la grille de flèches E diverger depuis la charge positive.
Une charge ponctuelle isolée produit un champ électrique radial E = kq/r² qui diminue avec le carré inverse de la distance. Les lignes de champ rayonnent vers l'extérieur depuis les charges + et vers l'intérieur vers les charges −. Appuyez sur Lecture pour voir la grille de flèches E pulser ; déplacez la charge d'essai et lisez |E| et V dans l'Inspecteur. La répulsion coulombienne et la structure atomique découlent toutes deux de ce motif.
- Loi de Coulomb F = kq₁q₂/r²
- Champ électrique E = kq/r²
Mémoire d'enquête
Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire
Le brief reprend la page pré-rendue : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.
Question de conduite
Une charge ponctuelle unique reste seule dans l’espace. Si vous déplacez un point de test deux fois plus loin, de combien l’intensité du champ électrique diminue-t-elle ?
Des pronostics à peser
- Le champ tombe à 1/4 — il diminue avec le carré de la distance.
- Le champ tombe à 1/2 — il diminue linéairement avec la distance.
- Le terrain reste le même quelle que soit la distance.
Rôles variables
Ce que vous définissez :
- Distancer (m)
Ce que vous mesurez :
- Potentiel V (V)
- Intensité du champ E (N/C)
Comment se déroule l'enquête
- Ouvrez le préréglage « charge unique » et appuyez sur Réinitialiser. La charge source est fixée à q = 5 nC.
- Activez la lecture de l’intensité du champ à un point de test.
- Réglez la distance du point de test par rapport à la charge pour chaque essai et enregistrez l'intensité du champ.
Équation gouvernante
Loi de Coulomb — E = k·q/r²
Une charge ponctuelle crée un champ électrique radial qui diminue avec le carré de la distance : E = kq/r², où k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². La force exercée sur une charge d'essai est F = qE.
Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre
- Pour un essai, calculez E = kq/r² en utilisant k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Comparez avec le tableau.
- Expliquez, à l'aide de la loi du carré inverse, pourquoi doubler la distance divise par quatre l'intensité du champ plutôt que de la diviser par deux.
Où cela apparaît au-delà du laboratoire
- Votre colonne de potentiel (V = kq/r) diminue plus doucement que le champ (1/r au lieu de 1/r²). Expliquez pourquoi le potentiel et le champ ont une dépendance différente à la distance, bien qu'ils proviennent de la même charge source.
- La loi de Coulomb E = kq/r² a exactement la même forme mathématique que le champ gravitationnel de Newton g = GM/r². Pourquoi deux forces complètement différentes (électrique et gravitationnelle) pourraient-elles partager cette structure en carré inverse ?
- 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
- Bienvenue dans la charge unique
- Sélectionnez la charge
- Appuyez sur Lecture
- Force entre charges
- Ouvrez l'Inspecteur
- Bravo !
Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.
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