電磁気学
1 つの正のソース電荷
1 つの正のソース電荷は、放射状の力線と逆二乗電場を生成します。
1 つの正のソース電荷 — インタラクティブな電磁気学シミュレーション。1 つの正のソース電荷は、放射状の力線と逆二乗電場を生成します。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
クーロンの法則
正電荷から放射状に広がる電場線と E 矢印の格子を観察してください。
正電荷から放射状に広がる電場線と E 矢印の格子を観察してください。
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
空間に単一の点電荷があります。試験点を2倍遠くへ移すと、電場強度はどれだけ低下しますか？
検討する予測
- 電場は1/4になります。距離の二乗に反比例します。
- 電場は1/2になります。距離に比例して低下します。
- 電場は距離によらず同じです。
可変的な役割
設定するもの：
- 距離 r (m)
測定するもの：
- 電位 V (V)
- 電場強度 E (N/C)
実験の進め方
- single-charge プリセットを開いて Reset を押します。源電荷は q = 5 nC に固定されています。
- 試験点の電場強度読み出しを有効にします。
- 各試行で電荷から試験点までの距離を設定し、電場強度を記録します。
支配方程式
クーロンの法則 — E = k·q/r²
点電荷は距離の二乗で低下する放射状電場 E = kq/r² を作ります。k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C² で、試験電荷に働く力は F = qE です。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- k = 8.99×10⁹ N·m²/C²、q = 5 nC を用いて E = kq/r² を計算し、表と比較します。
- 逆二乗則を用い、距離を2倍にすると電場が半分でなく1/4になる理由を説明します。
実験以外での活用
- 電位列（V = kq/r）は電場（1/r²）より緩やかに低下します。同じ源電荷から生じるのに電位と電場の距離依存が異なる理由を説明します。
- クーロンの法則 E = kq/r² はニュートンの重力場 g = GM/r² と同じ数学形です。全く異なる2つの力が逆二乗構造を共有する理由を説明します。
- 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
- 点電荷へようこそ
- 電荷を選択
- 再生
- 電荷間の力
- インスペクターを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。