Elektromagnētisms

Līnijas lādiņa lauks

Līnijas lādiņš rada cilindriski simetrisku lauku; pārbaudi E bultas virs un zem līnijas.

Līnijas lādiņa lauks — interaktīva Elektromagnētisms simulācija. Līnijas lādiņš rada cilindriski simetrisku lauku; pārbaudi E bultas virs un zem līnijas. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.

Līnijas lādiņa lauks

Līnijas lādiņš rada cilindriski simetrisku lauku; pārbaudi E bultas virs un zem līnijas.

Vienmērīgs līnijas lādiņš λ rada cilindriski simetrisku elektrisko lauku E ∝ λ/r perpendikulāri līnijai. Statiskam līnijas lādiņam nav strāvas, tāpēc B = 0 — uz testa lādiņu darbojas tikai elektriskais spēks F_E = qE (rādīts kā dzeltenā F_E bulta). Salīdzini |E| virs un zem līnijas Īpašību panelī; attāluma halvēšana dubulto lauku.

• E ∝ λ/r (cilindrisks)
• F = qE

Izpētes kopsavilkums

Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju

Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.

Virzošais jautājums

Galīga taisna stienis nes lādiņu, izkliedētu vienmērīgi gar tā garumu. Uz perpendikulārās bisektrises, vai lauks no lādiņa līnijas seko tam pašam 1/r² likumam kā punkta lādiņš?

Prognozes, ko svērt

• Jā — no pietiekami tāli tas joprojām izskatās kā punkta lādiņš.
• Lauks nav atkarīgs no attāluma no izstieptas lādiņa sadalījuma.
• Nē — galīgai lādiņa līnijai ir sava, sarežģītāka attāluma atkarība, ne vienkāršs 1/r² likums.

Lielumu lomas

Ko tu iestati:

• Perpendikulārais attālums d (m)

Ko tu mēri:

• Lauka stiprums E_y (N/C)

Kā izpēte norit

1. Atver līnijas lādiņa eksperimentu un nospied Atiestatīt. Stienis nes lineāro lādiņa blīvumu 2 nC/m pāri 4.8 m garumam.
2. Ieslēdz lauka stipruma rādījumu uz perpendikulārās bisektrises.
3. Iestati perpendikulāro attālumu no stieņa viduspunkta katram mēģinājumam un ieraksti lauka stiprumu.

Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt

• Vienam mēģinājumam izrēķini E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) ar k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Salīdzini ar tabulu.
• Izskaidro, kāpēc galīgas lādiņa līnijas lauks nesamazinās līdz tīrai pakāpes sakarībai kā 1/r² — tas atkarīgs gan no attāluma d, gan stieņa puses-garuma caur kombināciju √(L_half² + d²).

Kur tas parādās ārpus laboratorijas

• Attālumam d kļūstot ļoti mazam salīdzinājumā ar stieņa garumu, formula tuvojas E ≈ −2kλ/d (klasiskais „bezgala lādiņa līnijas” rezultāts, kas krīt kā 1/d, nevis 1/d²). Izskaidro, izmantojot savu formulu, kāpēc galīgais stienis uzvedas kā bezgalīgs, kad tu esi tam tuvu.
• Attālumam d kļūstot ļoti lielam salīdzinājumā ar stieņa garumu, formulai vajadzētu tuvoties punkta lādiņa rezultātam E ≈ kQ_total/d² (ar Q_total = λ·2L_half). Izskaidro fizikāli, kāpēc izstiepts lādiņa sadalījums izskatās kā punkta lādiņš no pietiekami tāli.

• 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

1. Sveicināts līnijas lādiņa eksperimentā
2. Atlasīts testa lādiņu
3. Nospied „Atskaņot”
4. Līnijas lādiņa lauks
5. Atver Īpašību paneli
6. Tev izdevās!

Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.

Atvērt interaktīvo laboratoriju →

Lejupielādēt darba lapu →

Kulona likums