Електромагнетизм
Електричний диполь
Перетягуйте пробний заряд — лінії поля йдуть від + до −, а сила слідує F = qE.
Електричний диполь — інтерактивне моделювання: Електромагнетизм. Перетягуйте пробний заряд — лінії поля йдуть від + до −, а сила слідує F = qE. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.
Електричний диполь
Перетягуйте пробний заряд — лінії поля йдуть від + до −, а сила слідує F = qE.
Два протилежні заряди (+ і −) створюють поле диполя: лініїлишають додатний заряд і завершуються на від'ємному. Перетягуйте пробний заряд і спостерігайте, як F = qE вказує вздовж локального напрямку поля. На осі поле спадає швидше, ніж для одиничного заряду; поза віссю воно вигинається. Полярність молекул та діаграми випромінювання антен — це фізика диполя.
- E від + і −
- F = qE
Короткий опис дослідження
Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію
Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.
Рушійне запитання
Додатний і рівний йому від'ємний заряди лежать на фіксованій відстані. У середині між ними їхні поля компенсуються чи додаються?
Прогнози для зважування
- Поля точно компенсуються в середині.
- Поля перпендикулярні одне одному й не просто додаються чи компенсуються.
- Поля додаються — обидва заряди штовхають/тягнуть пробний заряд в один бік у середині.
Ролі змінних
Що ви задаєте:
- Половина розділення s (m)
Що ви вимірюєте:
- Напруженість у середині E (N/C)
Як проходить дослідження
- Відкрийте пресет диполя та натисніть «Скинути». Заряди ±3 нКл.
- Увімкніть показ напруженості поля в середині.
- Задайте половину відстані між кожним зарядом і серединою для кожного заміру та запишіть напруженість там.
Керівне рівняння
Суперпозиція в середині диполя — E = k·q/r²
Чисте поле від двох зарядів — це векторна сума індивідуальних полів кожного (суперпозиція). У середині диполя поле додатного заряду вказує від нього, а поле від'ємного — до нього, обидва в один бік, тож вони додаються: E = 2kq/s².
Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити
- Для одного заміру обчисліть E = 2kq/s² з k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 3 нКл. Порівняйте з таблицею.
- Поясніть, звідки береться множник 2: у середині поле додатного заряду назовні та поле від'ємного заряду всередину вказують один бік, тож їхні модулі додаються, а не компенсуються.
Де це трапляється за межами лабораторії
- Далеко від диполя (відстань набагато більша за розділення) поле спадає ще швидше за 1/r² — ближче до 1/r³ — бо поля двох зарядів майже компенсуються. Поясніть, чому майже досконала компенсація на великій відстані робить поле слабшим за поле одного точкового заряду.
- Молекули води поводяться як крихітні електричні диполі (один бік трохи додатний, інший трохи від'ємний). Поясніть, чому ця дипольна природа допомагає воді розчиняти йонні сполуки, як сіль.
- 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 — Fields without contact
- Вітаємо в диполі
- Виберіть пробний заряд
- Натисніть «Запустити»
- Поле диполя
- Відкрийте панель властивостей
- У вас вийшло!
Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.
Відкрити інтерактивну лабораторію →
Завантажити лабораторний аркуш →