Elektromagnetisme
Én positiv kildeladning
Én positiv kildeladning produserer radielle feltlinjer og et omvendt-kvadratisk elektrisk felt.
Én positiv kildeladning — interaktiv Elektromagnetisme-simulering. Én positiv kildeladning produserer radielle feltlinjer og et omvendt-kvadratisk elektrisk felt. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Coulombs lov
Se radielle feltlinjer og E-pilrutenettet divergere fra den positive ladningen.
En isolert punktladning produserer et radielt elektrisk felt E = kq/r² som avtar med kvadratet av avstanden. Feltlinjer stråler utover fra + ladninger og innover mot − ladninger. Trykk Spill av for å se E-pilrutenettet pulsere; flytt prøveladningen og avles |E| og V i Egenskaper-panelet. Coulomb-frastøtning og atomstruktur starter alle fra dette mønsteret.
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En enkelt punktladning ligger alene i rommet. Hvis du flytter et testpunkt dobbelt så langt bort, hvor mye synker den elektriske feltstyrken?
Prediksjoner å veie
- Feltet synker til 1/4 — det avtar med kvadratet av avstanden.
- Feltet synker til 1/2 — det avtar lineært med avstanden.
- Feltet forblir det samme uavhengig av avstand.
Variabelroller
Hva du setter:
- Avstand r (m)
Hva du måler:
- Potensial V (V)
- Feltstyrke E (N/C)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne enkeltladning-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Kildeladningen er fast ved q = 5 nC.
- Aktiver feltstyrke-avlesningen ved et testpunkt.
- Sett testpunktets avstand fra ladningen for hvert forsøk og registrer feltstyrken.
Styrende likning
Coulombs lov — E = k·q/r²
En punktladning skaper et radielt elektrisk felt som avtar med kvadratet av avstanden: E = kq/r², der k = 1/(4πε₀) ≈ 8,99×10⁹ N·m²/C². Kraften på en prøveladning er F = qE.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn E = kq/r² med k = 8,99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC. Sammenlign med tabellen.
- Forklar, med loven om omvendt kvadrat, hvorfor dobling av avstanden firdobler feltstyrken i stedet for å halvere den.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Potensialkolonnen din (V = kq/r) avtar mer forsiktig enn feltet (1/r i stedet for 1/r²). Forklar hvorfor potensial og felt har forskjellig avstandsavhengighet selv om begge kommer fra samme kildeladning.
- Coulombs lov E = kq/r² har nøyaktig samme matematiske form som Newtons gravitasjonsfelt g = GM/r². Hvorfor kan to helt forskjellige krefter (elektrisk og gravitasjonell) dele denne omvendt-kvadratiske strukturen?
- 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
- Velkommen til Enkeltladning
- Velg ladningen
- Trykk Spill av
- Kraft mellom ladninger
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.