Electromagnetism
Câmp de sarcină liniară
Sarcina liniară creează un câmp cu simetrie cilindrică; verifică săgețile E deasupra și dedesubtul liniei.
Câmp de sarcină liniară — simulație interactivă de Electromagnetism. Sarcina liniară creează un câmp cu simetrie cilindrică; verifică săgețile E deasupra și dedesubtul liniei. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.
Câmp de sarcină liniară
Sarcina liniară creează un câmp cu simetrie cilindrică; verifică săgețile E deasupra și dedesubtul liniei.
O sarcină liniară uniformă λ produce un câmp electric cu simetrie cilindrică E ∝ λ/r, perpendicular pe linie. O sarcină liniară statică nu are curent, deci B = 0 — doar forța electrică F_E = qE acționează asupra unei sarcini de test (arătată ca săgeata galbenă F_E). Compară |E| deasupra și dedesubtul liniei în panoul Proprietăți; injumătățirea distanței dublează câmpul.
- E ∝ λ/r (cilindric)
- F = qE
Rezumat de investigație
Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul
Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.
Întrebare-ghid
O bară dreaptă finită poartă sarcină răspândită uniform pe lungimea ei. Pe mediatoarea perpendiculară, urmează câmpul unei linii de sarcină aceeași lege 1/r² ca al unei sarcini punct?
Predicții de cântărit
- Da — de suficient de departe, arată tot ca o sarcină punct.
- Câmpul nu depinde de distanța față de o distribuție extinsă de sarcină.
- Nu — o linie finită de sarcină are propria dependență de distanță, mai complexă, nu o lege simplă 1/r².
Rolurile variabilelor
Ce stabilești tu:
- Distanța perpendiculară d (m)
Ce măsori:
- Intensitatea câmpului E_y (N/C)
Cum decurge investigația
- Deschide presetarea line-charge și apasă Resetează. Bara poartă o densitate liniică de sarcină de 2 nC/m pe o lungime de 4.8 m.
- Activează citirea intensității câmpului pe mediatoarea perpendiculară.
- Setează distanța perpendiculară față de mijlocul barei pentru fiecare încercare și înregistrează intensitatea câmpului.
Ecuația guvernantă
Câmpul unei linii finite încărcate (pe mediatoare) — E = k·q/r²
Integrarea legii lui Coulomb de-a lungul unei bare uniform încărcate dă un câmp pe mediatoarea perpendiculară care interpolează între scăderea 1/d a unei linii infinite (aproape) și scăderea 1/d² a unei sarcini punct (departe).
Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve
- Pentru o încercare, calculează E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) folosind k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Compară cu tabelul.
- Explică de ce câmpul unei linii finite de sarcină nu se reduce la o lege de putere curată ca 1/r² — depinde și de distanța d, și de semi-lungimea barei, prin combinația √(L_half² + d²).
Unde mai apare asta dincolo de laborator
- Pe măsură ce distanța d devine foarte mică comparată cu lungimea barei, formula se apropie de E ≈ −2kλ/d (rezultatul clasic al „liniei infinite de sarcină”, care scade ca 1/d, nu 1/d²). Explică, folosind formula ta, de ce bara finită se comportă ca una infinită când ești aproape de ea.
- Pe măsură ce distanța d devine foarte mare comparată cu lungimea barei, formula ar trebui să se apropie de rezultatul sarcinii punct E ≈ kQ_total/d² (cu Q_total = λ·2L_half). Explică fizic de ce o distribuție extinsă de sarcină arată ca o sarcină punct de suficient de departe.
- 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
- Bine ai venit la Sarcină liniară
- Selectează sarcina de test
- Apasă Pornește
- Câmpul unei sarcini liniare
- Deschide panoul Proprietăți
- Ai reușit!
Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.
Deschide laboratorul interactiv →