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.
Düzgün bir çizgi yük λ, çizgiye dik, silindirik simetrik bir elektrik alan E ∝ λ/r oluşturur. Durgun çizgi yükte akım yoktur, dolayısıyla B = 0 — bir test yüküne yalnızca elektrik kuvveti F_E = qE etki eder (sarı F_E oku olarak gösterilir). Özellikler panelinde çizginin üstündeki ve altındaki |E| değerlerini karşılaştırın; mesafeyi yarıya indirmek alanı ikiye katlar.
- 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.
Yol gösterici soru
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:
- Dik 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.
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.
- ...formül nokta yük sonucuna yaklaşmalıdır: E ≈ kQ_total/d² (Q_total = λ·2L_half ile).
- 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
- Özellikler panelini açın
- Başardınız!
Sahneyi oluşturmak için etkileşimli simülasyonu açın, Oynat'a basın ve canlı ölçümler ile rehberli bir eğitim eşliğinde keşfedin.