Elektromanyetizma
Çizgisel yük alanı
Doğrusal yük, silindirik simetriye sahip bir alan oluşturur; hattın üstündeki ve altındaki E oklarını test edin.
Çizgisel yük alanı — etkileşimli Elektromanyetizma simülasyonu. Doğrusal yük, silindirik simetriye sahip bir alan oluşturur; hattın üstündeki ve altındaki E oklarını test edin. Canlı SI ölçümleri ve rehberli öğreticiyle ücretsiz, tarayıcı tabanlı sanal fizik laboratuvarı.
Çizgi yük alanı
Çizgi yük silindirik simetrik bir alan oluşturur; çizginin üstünde ve altında E oklarını test edin.
Çizgi yük silindirik simetrik bir alan oluşturur; çizginin üstünde ve altında E oklarını test edin.
- E ∝ λ/r (silindirik)
- F = qE
Araştırma özeti
Laboratuvarı açmadan önce soruyu planlayın
Bu özet, önceden oluşturulmuş sayfayı yansıtır: yönlendirici soru, yarışan tahminler, değişken rolleri, yöneten yasalar, kurulum, analiz ve geliştirme istemleri görünür kalır ve bu sırayı izler.
Sürüş sorusu
Sonlu bir düz çubuk, uzunluğu boyunca düzgün bir şekilde yayılan yükü taşır. Dik açıortay üzerinde, yük hattından gelen alan, noktasal yük ile aynı 1/r² yasasını mı takip ediyor?
Tartılacak tahminler
- Evet, yeterince uzaktan bakıldığında hâlâ bir nokta yüküne benziyor.
- Alan, genişletilmiş bir yük dağılımına olan mesafeye bağlı değildir.
- Hayır — sonlu bir yük hattının, basit bir 1/r² yasası değil, kendine ait, daha karmaşık bir mesafe bağımlılığı vardır.
Değişken roller
Neyi ayarladınız:
- Dikey mesafe d (m)
Ölçtüğünüz şey:
- Alan gücü E_y (N/C)
Araştırma nasıl yürütülüyor?
- Hat şarjı ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Çubuk, 4,8 m uzunluk boyunca 2 nC/m'lik doğrusal yük yoğunluğunu taşır.
- Dik açıortaydaki alan gücü okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için çubuğun orta noktasına dik mesafeyi ayarlayın ve alan gücünü kaydedin.
Yönetim denklemi
Sonlu Yüklü Hattın Alanı (Orta Açıda) — E = k·q/r²
Coulomb yasasını eşit yüklü bir çubuk boyunca entegre etmek, dik açıortay üzerinde sonsuz bir çizginin 1 /d düşüşü (yakından) ile bir nokta yükünün 1 /d² düşüşü (uzakta) arasında enterpolasyon yapan bir alan verir.
Yazdırılabilir çalışma sayfasının öğrencilerden neyi çözmelerini istediği
- Bir deneme için, k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m kullanarak E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²))'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
- Sonlu bir yük hattının alanının neden 1/r² gibi temiz bir kuvvet yasasına indirgenmediğini açıklayın — bu, √(L_yarı² + d²) birleşimi aracılığıyla hem d mesafesine hem de çubuğun yarı uzunluğuna bağlıdır.
Bunun laboratuvarın ötesinde ortaya çıktığı yer
- D mesafesi, çubuğun uzunluğuna kıyasla çok küçüldüğünden, formül E ≈ −2kλ/d'ye yaklaşır (klasik 'sonsuz yük çizgisi' sonucu; 1/d² olarak değil 1/d olarak düşer). Formülünüzü kullanarak, sonlu çubuğun ona yaklaştığınızda neden sonsuz gibi davrandığını açıklayın.
- D mesafesi, çubuğun uzunluğuna göre çok büyüdüğünden, formül point-charge sonucuna yaklaşmalıdır: E ≈ kQ_total/d² (Q_total ile = λ·2L_half). Genişletilmiş bir yük dağılımının yeterince uzaktan neden bir nokta yük gibi göründüğünü fiziksel olarak açıklayın.
- 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
- Hoş geldiniz: çizgi yük
- Seçin: test yük
- Oynat'a basın
- Bir çizgi yükün alanı
- Denetleyiciyi açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.