แม่เหล็กไฟฟ้า
ประจุต้นทางบวกหนึ่งตัว
ประจุต้นทางบวกหนึ่งตัวสร้างเส้นสนามแนวรัศมีและสนามไฟฟ้าผกผันกับกำลังสอง
ประจุต้นทางบวกหนึ่งตัว — การจำลองแม่เหล็กไฟฟ้าแบบโต้ตอบ ประจุต้นทางบวกหนึ่งตัวสร้างเส้นสนามแนวรัศมีและสนามไฟฟ้าผกผันกับกำลังสอง ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์เสมือนบนเบราว์เซอร์ที่ใช้ฟรี พร้อมการวัด SI แบบสดและบทแนะนำ
กฎของคูลอมบ์
ดูเส้นสนามแบบรัศมีและตารางลูกศร E แผ่ออกจากประจุบวก
ประจุจุดที่แยกตัวโดดเดี่ยวสร้างสนามไฟฟ้าในแนวรัศมี E = kq/r² ซึ่งลดลงตามสัดส่วนผกผันของกำลังสองของระยะทาง เส้นสนามแผ่ออกจากประจุ + และแผ่เข้าหาประจุ − กดเล่นเพื่อดูการเต้นของกริดลูกศร E ย้ายประจุทดสอบและอ่าน |E| และ V ในแผงคุณสมบัติ แรงผลักคูลอมบ์และโครงสร้างอะตอมล้วนเริ่มต้นจากรูปแบบนี้
- F = kq₁q₂/r²
- E = kq/r²
สรุปการสืบสวน
วางแผนคำถามก่อนเปิดห้องแล็บ
บทสรุปสะท้อนหน้าที่เรนเดอร์ล่วงหน้า คำถามขับเคลื่อน คำทำนายที่ขัดแย้งกัน บทบาทตัวแปร กฎที่ควบคุม การตั้งค่า การวิเคราะห์ และโจทย์ต่อยอดยังแสดงและเรียงตามลำดับนี้
คำถามขับเคลื่อน
ประจุจุดหนึ่งตัวอยู่โดดเดี่ยวในอวกาศ ถ้าเลื่อนจุดทดสอบออกไปไกลสองเท่า ความเข้มสนามไฟฟ้าลดลงเท่าใด
คำทำนายที่ต้องชั่งใจ
- สนามเหลือ 1/4 — ลดตามกำลังสองของระยะ
- สนามเหลือ 1/2 — ลดเชิงเส้นตามระยะ
- สนามคงเดิมไม่ว่าระยะใด
บทบาทของตัวแปร
สิ่งที่คุณตั้ง:
- ระยะ r (m)
สิ่งที่คุณวัด:
- ศักย์ V (V)
- ความแรงสนาม E (N/C)
การสืบสวนดำเนินไปอย่างไร
- เปิดพรีเซ็ท single-charge แล้วกดรีเซ็ต ประจุต้นทางคงที่ที่ q = 5 nC
- เปิดค่าแสดงความเข้มสนามที่จุดทดสอบ
- ตั้งระยะจุดทดสอบจากประจุในแต่ละรอบแล้วบันทึกความเข้มสนาม
สมการควบคุม
กฎของคูลอมบ์ — E = k·q/r²
ประจุจุดหนึ่งสร้างสนามไฟฟ้าเชิงรัศมีที่ลดลงตามกำลังสองของระยะ: E = kq/r² โดย k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C² แรงที่กระทำประจุทดสอบคือ F = qE
สิ่งที่ใบงานพิมพ์ได้ให้นักเรียนคิด
- สำหรับหนึ่งรอบ จงคำนวณ E = kq/r² โดยใช้ k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 nC เทียบกับตาราง
- ใช้กฎผกผันกับกำลังสองอธิบายว่าเหตุใดการเพิ่มระยะสองเทศจึงทำความเข้มสนามเหลือหนึ่งในสี่ ไม่ใช่ครึ่งหนึ่ง
สิ่งนี้ปรากฏที่ใดนอกห้องแล็บ
- คอลัมน์ศักย์ (V = kq/r) ของคุณลดลงช้ากว่าสนาม (1/r แทนที่จะเป็น 1/r²) จงอธิบายว่าทำไมศักย์กับสนามจึงมีการขึ้นกับระยะที่ต่างกัน แม้ทั้งคู่มาจากประจุต้นทางเดียวกัน
- กฎของคูลอมบ์ E = kq/r² มีรูปแบบทางคณิตศาสตร์เหมือนสนามโน้มถ่วงของนิวตัน g = GM/r² พอดี ทำไมแรงสองชนิดที่ต่างกันสิ้นเชิง (ไฟฟ้ากับโน้มถ่วง) จึงมีโครงสร้างผกผันกำลังสองเหมือนกัน
- 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
- ยินดีต้อนรับสู่ ประจุเดี่ยว
- เลือกประจุ
- กดเล่น
- แรงระหว่างประจุ
- เปิดแผงคุณสมบัติ
- คุณทำได้แล้ว!
เปิดการจำลองแบบโต้ตอบเพื่อสร้างฉาก กดเล่น แล้วสำรวจพร้อมการวัดสดและบทแนะนำ