Elektromagnetyzm
Dipol elektryczny
Przeciągaj ładunek próbny — linie pola biegną od + do −, a siła podlega F = qE.
Dipol elektryczny — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Przeciągaj ładunek próbny — linie pola biegną od + do −, a siła podlega F = qE. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Dipol elektryczny
Przeciągnij ładunek próbny — linie pola biegną od + do −, a siła podąża za F = qE.
Dwa przeciwne ładunki (+ i −) tworzą pole dipola: linie wychodzą z ładunku dodatniego i kończą się na ujemnym. Przeciągnij ładunek próbny i patrz, jak F = qE wskazuje wzdłuż lokalnego kierunku pola. Na osi pole opada szybciej niż dla pojedynczego ładunku; poza osią zakrzywia się. Polarność cząsteczek i charakterystyki promieniowania anten to fizyka dipola.
- E od + i −
- F = qE
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Dodatni i równy mu ujemny ładunek siedzą w stałej odległości. W środku między nimi ich pola się znoszą, czy sumują?
Prognozy do rozważenia
- Pola znoszą się dokładnie w środku.
- Pola są do siebie prostopadłe i po prostu się nie sumują ani nie znoszą.
- Pola się sumują — oba ładunki pchają/ciągną ładunek próbny w tym samym kierunku w środku.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Rozdział połowowy s (m)
Co mierzysz:
- Natężenie w środku E (N/C)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset dipola i naciśnij Reset. Ładunki to ±3 nC.
- Włącz odczyt natężenia pola w środku.
- Ustaw odległość połowową między każdym ładunkiem a środkiem dla każdej próby, i zapisz tam natężenie pola.
Równanie rządzące
Superpozycja w środku dipola — E = k·q/r²
Wypadkowe pole dwóch ładunków to suma wektorowa ich pól indywidualnych (superpozycja). W punkcie środkowym dipola pole ładunku dodatniego skierowane jest od niego, a pole ładunku ujemnego — ku niemu; oba w tym samym kierunku, więc się składają: E = 2kq/s².
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz E = 2kq/s², używając k = 8.99×10⁹ N·m²/C²; q = 3 nC. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, skąd bierze się czynnik 2: w środku pole na zewnątrz od ładunku dodatniego i pole do wewnątrz ładunku ujemnego wskazują ten sam kierunek, więc ich wartości się sumują, a nie znoszą.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Daleko od dipola (odległość dużo większa niż rozdział) pole maleje jeszcze szybciej niż 1/r² — bliżej 1/r³ — bo pola obu ładunków prawie się znoszą. Wyjaśnij, dlaczego niemal doskonałe znoszenie w dużej odległości czyni pole słabszym niż pole pojedynczego ładunku punktowego.
- Cząsteczki wody zachowują się jak malutkie dipole elektryczne (jedna strona lekko dodatnia, druga lekko ujemna). Wyjaśnij, dlaczego ta dipolowa natura pomaga wodzie rozpuszczać związki jonowe jak sól.
- 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 — Fields without contact
- Witamy w dipolu
- Zaznacz ładunek próbny
- Naciśnij Play
- Pole dipola
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →