Электромагнетизм
Электрический диполь
Потяните пробный заряд — линии поля идут от + к −, а сила следует F = qE.
Электрический диполь — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Потяните пробный заряд — линии поля идут от + к −, а сила следует F = qE. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Электрический диполь
Потяните пробный заряд — линии поля идут от + к −, а сила следует F = qE.
Два противоположных заряда (+ и −) создают поле диполя: линии выходят из положительного заряда и заканчиваются на отрицательном. Потяните пробный заряд и следите, как F = qE направлена вдоль локального направления поля. На оси поле спадает быстрее, чем у одиночного заряда; вне оси оно искривляется. Полярность молекул и диаграммы излучения антенн — физика диполя.
- E от + и −
- F = qE
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Положительный и равный ему отрицательный заряды стоят на фиксированном расстоянии. В средней точке между ними их поля гасятся или складываются?
Прогнозы для взвешивания
- Поля точно гасятся в средней точке.
- Поля перпендикулярны друг другу и не просто складываются или гасятся.
- Поля складываются — оба заряда толкают/тянут пробный заряд в одном направлении в средней точке.
Роли переменных
Что вы задали:
- Половина расстояния s (m)
Что вы измеряете:
- Напряжённость в средней точке E (N/C)
Как идёт исследование
- Откройте пресет диполя и нажмите «Сброс». Заряды ±3 nC.
- Включите показание напряжённости поля в средней точке.
- Задайте половину расстояния между каждым зарядом и средней точкой для каждой пробы и запишите напряжённость там.
Определяющее уравнение
Суперпозиция в средней точке диполя — E = k·q/r²
Суммарное поле двух зарядов — векторная сумма их отдельных полей (суперпозиция). В середине между зарядами диполя поле положительного заряда направлено от него, поле отрицательного — к нему; оба — в одну сторону, поэтому они складываются: E = 2kq/s².
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите E = 2kq/s², используя k = 8.99×10⁹ Н·м²/Кл²; q = 3 нКл. Сравните с таблицей.
- Объясните, откуда множитель 2: в средней точке наружное поле положительного заряда и внутреннее поле отрицательного направлены в одну сторону, поэтому их модули складываются, а не гасятся.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Вдали от диполя (расстояние много больше разделения) поле спадает даже быстрее 1/r² — ближе к 1/r³ — потому что поля двух зарядов почти гасятся. Объясните, почему почти идеальное гашение на большом расстоянии делает поле слабее поля одиночного точечного заряда.
- Молекулы воды ведут себя как крошечные электрические диполи (одна сторона чуть положительная, другая чуть отрицательная). Объясните, почему эта дипольность помогает воде растворять ионные соединения вроде соли.
- 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
- Добро пожаловать к диполю
- Выберите пробный заряд
- Нажмите Play
- Поле диполя
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →