Eletromagnetismo
Campo de carga linear
A carga linear cria campo cilindricamente simétrico; teste as setas E acima e abaixo da linha.
Campo de carga linear — simulação interativa de Eletromagnetismo. A carga linear cria campo cilindricamente simétrico; teste as setas E acima e abaixo da linha. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
campo de carga linear
A carga linear cria um campo com simetria cilíndrica; teste as setas E acima e abaixo da linha.
A carga linear cria um campo com simetria cilíndrica; teste as setas E acima e abaixo da linha.
- E ∝ λ/r (cilíndrico)
- F = qE
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Uma barra reta finita carrega carga distribuída uniformemente ao longo de seu comprimento. Na bissetriz perpendicular, o campo de uma linha de carga segue a mesma lei 1/r² que uma carga pontual?
Previsões para pesar
- Sim – de longe o suficiente, ainda parece uma carga pontual.
- O campo não depende da distância de uma distribuição estendida de carga.
- Não - uma linha de carga finita tem sua própria dependência de distância mais complexa, não uma simples lei 1/r².
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Distância perpendicular d (m)
O que você mede:
- Intensidade do campo E_y (N/C)
Como funciona a investigação
- Abra o preset de carga linear e pressione Redefinir. A haste tem densidade linear de carga de 2 nC/m ao longo de 4.8 m.
- Ative a leitura de intensidade de campo na bissetriz perpendicular.
- Defina a distância perpendicular do ponto médio da haste para cada tentativa e registre a intensidade do campo.
Equação governante
Campo de uma linha carregada finita (na bissetriz) — E = k·q/r²
A integração da lei de Coulomb ao longo de uma barra uniformemente carregada fornece um campo na bissetriz perpendicular que interpola entre a queda 1/d de uma linha infinita (próximo) e a queda 1/d² de uma carga pontual (longe).
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Para uma tentativa, calcule E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) usando k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Compare com a tabela.
- Explique por que o campo de uma linha finita de carga não se reduz a uma lei de potência limpa como 1/r² - depende tanto da distância d quanto do meio comprimento da haste através da combinação √(L_half² + d²).
Onde isso aparece além do laboratório
- Como a distância d fica muito pequena em comparação com o comprimento da haste, a fórmula se aproxima de E ≈ −2kλ/d (o resultado clássico da 'linha de carga infinita', que cai como 1/d e não 1/d²). Explique, usando sua fórmula, por que a haste finita se comporta como infinita quando você está próximo dela.
- Como a distância d fica muito grande em comparação com o comprimento da haste, a fórmula deve se aproximar do resultado da carga pontual E ≈ kQ_total/d² (com Q_total = λ·2L_half). Explique fisicamente por que uma distribuição de carga estendida se parece com uma carga pontual vista de uma distância suficiente.
- 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
- Bem-vindo à carga linear
- Selecione a carga de teste
- Pressione Reproduzir
- campo de uma carga linear
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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