Электромагнетизм
Один положительный заряд-источник
Один положительный заряд-источник создаёт радиальные силовые линии и обратно-квадратичное электрическое поле.
Один положительный заряд-источник — интерактивная симуляция (Электромагнетизм). Один положительный заряд-источник создаёт радиальные силовые линии и обратно-квадратичное электрическое поле. Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Закон Кулона
Проследите за радиальными силовыми линиями и сеткой E-стрелок, расходящимися от положительного заряда.
Уединённый точечный заряд создаёт радиальное электрическое поле E = kq/r², убывающее как обратный квадрат расстояния. Линии поля расходятся наружу от + зарядов и сходятся внутрь к − зарядам. Нажмите «Воспроизвести», чтобы увидеть пульсацию сетки стрелок E; двигайте пробный заряд и читайте |E| и V в панели свойств. Кулоновское отталкивание и строение атома начинаются с этой картины.
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
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
Одинокий точечный заряд стоит в пространстве. Если отнести пробную точку вдвое дальше, насколько упадёт напряжённость электрического поля?
Прогнозы для взвешивания
- Поле падает до 1/4 — оно спадает как квадрат расстояния.
- Поле падает до 1/2 — оно спадает линейно по расстоянию.
- Поле одинаково при любом расстоянии.
Роли переменных
Что вы задали:
- Расстояние r (m)
Что вы измеряете:
- Потенциал V (V)
- Напряжённость поля E (N/C)
Как идёт исследование
- Откройте пресет single-charge и нажмите «Сброс». Заряд-источник зафиксирован: q = 5 нКл.
- Включите показание напряжённости поля в пробной точке.
- Задайте расстояние пробной точки от заряда для каждой пробы и запишите напряжённость поля.
Определяющее уравнение
Закон Кулона — E = k·q/r²
Точечный заряд создаёт радиальное электрическое поле, убывающее как квадрат расстояния: E = kq/r², где k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ Н·м²/Кл². Сила на пробный заряд равна F = qE.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Для одной пробы вычислите E = kq/r², используя k = 8.99×10⁹ Н·м²/Кл²; q = 5 нКл. Сравните с таблицей.
- По обратно-квадратичному закону объясните, почему удвоение расстояния ослабляет поле вчетверо, а не вдвое.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Ваш столбец потенциала (V = kq/r) убывает мягче, чем поле (1/r вместо 1/r²). Объясните, почему потенциал и поле зависят от расстояния по-разному, хотя оба происходят от одного и того же заряда-источника.
- Закон Кулона E = kq/r² имеет ту же математическую форму, что и ньютоновское поле тяготения g = GM/r². Почему два совершенно разных взаимодействия (электрическое и гравитационное) могут разделять структуру обратного квадрата?
- 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
- Добро пожаловать к одиночному заряду
- Выберите заряд
- Нажмите Play
- Сила между зарядами
- Откройте панель свойств
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →