Elektromagnetizmus
Pole lineárneho náboja
Lineárny náboj vytvára valcovo symetrické pole; skúšaj šípky E nad a pod čiarou.
Pole lineárneho náboja — interaktívna simulácia Elektromagnetizmus. Lineárny náboj vytvára valcovo symetrické pole; skúšaj šípky E nad a pod čiarou. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Pole lineárneho náboja
Lineárny náboj vytvára valcovo symetrické pole; skúšaj šípky E nad a pod čiarou.
Rovnomerný lineárny náboj λ vytvára valcovo symetrické elektrické pole E ∝ λ/r kolmé na čiaru. Statický lineárny náboj nemá prúd, takže B = 0 — na skúšobný náboj pôsobí len elektrická sila F_E = qE (zobrazená ako žltá šípka F_E). Porovnaj |E| nad a pod čiarou v paneli Vlastnosti; polovičná vzdialenosť zdvojnásobí pole.
- E ∝ λ/r (valcové)
- F = qE
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Konečná priama tyč nesie náboj rozložený rovnomerne pozdĺž svojej dĺžky. Na kolmej osi, nasleduje pole priamky náboja ten istý zákon 1/r² ako bodový náboj?
Predikcie na zváženie
- Áno — z dosť veľkej vzdialenosti stále vyzerá ako bodový náboj.
- Pole nezávisí na vzdialenosti od rozloženého náboja.
- Nie — konečná priamka náboja má vlastnú, zložitejšiu závislosť na vzdialenosti, nie jednoduchý zákon 1/r².
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Kolmá vzdialenosť d (m)
Čo meriaš:
- Intenzita poľa E_y (N/C)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu lineárny náboj a stlač Resetovať. Tyč nesie lineárnu hustotu náboja 2 nC/m cez dĺžku 4.8 m.
- Zapni odčítanie intenzity poľa na kolmej osi.
- Nastav kolmú vzdialenosť od stredu tyče pre každý pokus a zaznamenaj intenzitu poľa.
Riadiaca rovnica
Pole konečnej nabitej priamky (na osi) — E = k·q/r²
Integrácia Coulombovho zákona pozdĺž rovnomerne nabitej tyče dáva pole na kolmej osi, ktoré interpoluje medzi klesanie 1/d nekonečnej priamky (zblízka) a klesanie 1/d² bodového náboja (zďaleka).
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) s k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. Porovnaj s tabuľkou.
- Vysvetli, prečo pole konečnej priamky náboja sa neredukuje na čistý mocninný zákon ako 1/r² — závisí na vzdialenosti d aj polovičnej dĺžke tyče cez kombináciu √(L_half² + d²).
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Ako vzdialenosť d sa stáva veľmi malou v porovnaní s dĺžkou tyče, vzorec sa približuje E ≈ −2kλ/d (klasický výsledok „nekonečnej priamky náboja“, ktorý klesá ako 1/d, nie 1/d²). Vysvetli pomocou svojho vzorca, prečo konečná tyč sa správa ako nekonečná, keď si blízko nej.
- Ako vzdialenosť d sa stáva veľmi veľkou v porovnaní s dĺžkou tyče, vzorec by sa mal priblížiť výsledku bodového náboja E ≈ kQ_total/d² (s Q_total = λ·2L_half). Vysvetli fyzikálne, prečo rozložený náboj vyzerá ako bodový z dosť veľkej vzdialenosti.
- 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
- Vitaj pri lineárnom náboji
- Vyber skúšobný náboj
- Stlač Prehrať
- Pole lineárneho náboja
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →