Elettromagnetismo
Campo di una carica lineare
La carica lineare crea un campo a simmetria cilindrica; prova le frecce E sopra e sotto la linea.
Campo di una carica lineare — simulazione interattiva (Elettromagnetismo). La carica lineare crea un campo a simmetria cilindrica; prova le frecce E sopra e sotto la linea. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Campo di una carica lineare
La carica lineare crea un campo a simmetria cilindrica; prova le frecce E sopra e sotto la linea.
Una carica lineare uniforme λ produce un campo elettrico cilindricamente simmetrico E ∝ λ/r perpendicolare alla linea. Una carica lineare statica non ha corrente, quindi B = 0 — su una carica di prova agisce solo la forza elettrica F_E = qE (mostrata come freccia gialla F_E). Confronta |E| sopra e sotto la linea nella scheda Configurazione; dimezzare la distanza raddoppia il campo.
- E ∝ λ/r (cilindrico)
- F = qE
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Un'asta rettilinea finita porta carica uniforme lungo la lunghezza. Sull'asse perpendicolare, il campo segue la stessa legge 1/r² di una carica puntiforme?
Previsioni da valutare
- Sì: da abbastanza lontano sembra comunque una carica puntiforme.
- Il campo non dipende dalla distanza da una distribuzione estesa.
- No: ha una dipendenza dalla distanza più complessa, non un semplice 1/r².
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Distanza perpendicolare d (m)
Cosa misuri:
- Intensità E_y (N/C)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset carica lineare e premi Reimposta. L'asta porta densità lineare 2 nC/m su 4.8 m.
- Attiva la lettura di campo sull'asse perpendicolare.
- Imposta la distanza perpendicolare dal centro dell'asta per ogni prova e registra il campo.
Equazione che governa
Campo di una linea carica finita (sull'asse) — E = k·q/r²
Integrando la legge di Coulomb lungo un'asta uniformemente carica si ottiene, sull'asse, un campo che interpola tra il calo 1/d della linea infinita (da vicino) e il 1/d² puntiforme (da lontano).
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Per una prova, calcola E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) usando k = 8.99×10⁹ N·m²/C²; λ = 2 nC/m; L_half = 2.4 m. Confronta con la tabella.
- Spiega perché il campo di una linea finita non si riduce a una potenza pulita come 1/r²: dipende da d e dalla semi-lunghezza dell'asta tramite √(L_half² + d²).
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- Con d molto minore della lunghezza, la formula tende a E ≈ −2kλ/d (il classico risultato della linea infinita, che cala come 1/d). Con la tua formula, spiega perché da vicino l'asta finita si comporta come infinita.
- Man mano che la distanza d diventa molto grande rispetto alla lunghezza dell'asta, la formula deve avvicinarsi al risultato della carica puntiforme E ≈ kQ_total/d² (con Q_total = λ·2L_half). Spiega fisicamente perché una distribuzione di carica estesa assomiglia a una carica puntiforme da abbastanza lontano.
- 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
- Benvenuto alla carica lineare
- Seleziona la carica di prova
- Premi Play
- Campo di una linea carica
- Apri il pannello Proprietà
- Ce l'hai fatta!
Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.
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