Elektromagnetisme
Medan cas garisan
Cas garisan mencipta medan bersimetri silinder; uji anak panah E di atas dan di bawah garisan itu.
Medan cas garisan — simulasi Elektromagnetisme interaktif. Cas garisan mencipta medan bersimetri silinder; uji anak panah E di atas dan di bawah garisan itu. Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Medan cas garisan
Cas garisan mencipta medan bersimetri silinder; uji anak panah E di atas dan di bawah garisan itu.
Cas garisan seragam λ menghasilkan medan elektrik bersimetri silinder E ∝ λ/r berserenjang dengan garisan itu. Cas garisan statik tiada arus, jadi B = 0 -- hanya daya elektrik F_E = qE bertindak pada cas uji (ditunjukkan sebagai anak panah F_E kuning). Bandingkan |E| di atas dan di bawah garisan dalam panel Sifat; mengurangkan separuh jarak menggandakan medan.
- E ∝ λ/r (silinder)
- F = qE
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Satu batang lurus terhingga membawa cas tersebar seragam sepanjang panjangnya. Pada pembahagi dua berserenjang, adakah medan daripada garisan cas mengikut hukum 1/r² yang sama seperti cas titik?
Ramalan untuk ditimbang
- Ya -- dari cukup jauh, ia masih kelihatan seperti satu cas titik.
- Medan tidak bergantung pada jarak daripada agihan cas lanjutan.
- Tidak -- garisan cas terhingga mempunyai kebergantungan jaraknya sendiri yang lebih kompleks, bukan hukum 1/r² ringkas.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Jarak berserenjang d (m)
Apa yang anda ukur:
- Kekuatan medan E_y (N/C)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset cas-garisan dan tekan Set semula. Batang itu membawa ketumpatan cas linear 2 nC/m sepanjang panjang 4.8 m.
- Aktifkan bacaan kekuatan-medan pada pembahagi dua berserenjang.
- Tetapkan jarak berserenjang daripada pertengahan batang bagi setiap percubaan dan rekod kekuatan medan.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Bagi satu percubaan, kira E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) menggunakan k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Bandingkan dengan jadual.
- Terangkan mengapa medan garisan cas terhingga tidak berkurang kepada hukum kuasa bersih seperti 1/r² -- ia bergantung pada kedua-dua jarak d dan separuh-panjang batang melalui gabungan √(L_half² + d²).
Di mana ini muncul di luar makmal
- Ketika jarak d menjadi sangat kecil berbanding panjang batang, formula menghampiri E ≈ −2kλ/d (hasil klasik 'garisan cas infinit', yang turun sebagai 1/d bukan 1/d²). Terangkan, menggunakan formula anda, mengapa batang terhingga berkelakuan seperti yang infinit ketika anda hampir dengannya.
- Ketika jarak d menjadi sangat besar berbanding panjang batang, formula patut menghampiri hasil cas-titik E ≈ kQ_total/d² (dengan Q_total = λ·2L_half). Terangkan secara fizikal mengapa agihan cas lanjutan kelihatan seperti satu cas titik dari cukup jauh.
- 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
- Selamat datang ke Cas Garisan
- Pilih cas uji itu
- Tekan Main
- Medan satu cas garisan
- Buka panel Sifat
- Anda berjaya!
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.