전자기학
하나의 양극 소스 전하
하나의 양의 소스 전하는 방사형 전기장 선과 역제곱 전기장을 생성합니다.
하나의 양극 소스 전하 — 인터랙티브 전자기학 시뮬레이션. 하나의 양의 소스 전하는 방사형 전기장 선과 역제곱 전기장을 생성합니다. 실시간 SI 측정값과 안내형 튜토리얼을 제공하는 무료 브라우저 기반 가상 물리 실험실입니다.
쿨롱 법칙
방사형 전기력선과 E 화살표 격자가 양전하에서 바깥으로 퍼지는 모습을 관찰하세요.
방사형 전기력선과 E 화살표 격자가 양전하에서 바깥으로 퍼지는 모습을 관찰하세요.
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
조사 개요
랩을 열기 전에 질문을 계획하세요.
이 브리프는 사전 렌더링된 페이지를 반영합니다. 탐구 질문, 서로 다른 예측, 변수의 역할, 지배 법칙, 설정, 분석 및 확장 질문을 이 순서로 계속 표시합니다.
운전 질문
단일 포인트 전하는 우주에 홀로 존재합니다. 테스트 지점을 두 배 더 멀리 이동하면 전계 강도는 얼마나 떨어지나요?
검토할 예측
- 필드는 1/4로 떨어집니다. 즉, 거리의 제곱에 따라 떨어집니다.
- 필드는 1/2로 떨어집니다. 거리에 따라 선형적으로 떨어집니다.
- 필드는 거리에 관계없이 동일하게 유지됩니다.
다양한 역할
설정하는 것:
- 거리 r (m)
측정하는 것:
- 잠재적인 V (V)
- 전계 강도 E (N/C)
실험 진행 방법
- single-charge 사전 설정을 열고 재설정을 누릅니다. 소스 전하는 q = 5nC로 고정됩니다.
- 시험 지점에서의 전기장 세기 표시를 활성화하세요.
- 각 시행마다 충전물로부터 테스트 지점의 거리를 설정하고 전계 강도를 기록합니다.
지배방정식
쿨롱의 법칙 — E = k·q/r²
점전하는 거리의 제곱에 따라 감소하는 방사형 전기장을 만듭니다: E = kq/r², 여기서 k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C²입니다. 시험 전하에 작용하는 힘은 F = qE입니다.
인쇄용 실험지에서 학생이 계산할 내용
- 한 번의 시행에 대해 k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC를 사용하여 E = kq/r²를 계산합니다. 표와 비교해 보세요.
- 역제곱 법칙을 이용해, 거리를 두 배로 하면 왜 전기장 세기가 절반이 아니라 4분의 1이 되는지 설명하세요.
실험 밖에서의 활용
- 잠재적인 열(V = kq/r)은 필드(1/r² 대신 1/r)보다 더 완만하게 떨어집니다. 전위와 필드가 모두 동일한 소스 전하에서 발생하더라도 거리 의존성이 다른 이유를 설명하십시오.
- 쿨롱 법칙 E = kq/r²는 뉴턴의 중력장 g = GM/r²와 수학적 형태가 정확히 같습니다. 완전히 다른 두 힘(전기력과 중력)이 왜 이 역제곱 구조를 공유할 수 있을까요?
- 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
- 단일 전하에 오신 것을 환영합니다
- 전하 선택
- 재생을 누르세요
- 전하 사이의 힘
- 검사기 열기
- 잘 하셨습니다!
대화형 시뮬레이션을 열어 장면을 빌드하고 재생을 누른 뒤, 실시간 측정 및 가이드 튜토리얼과 함께 탐구해 보세요.