Електромагнетизм

Один додатний заряд-джерело

Один додатний заряд створює радіальні лінії поля та електричне поле, що спадає обернено до квадрата.

Один додатний заряд-джерело — інтерактивне моделювання: Електромагнетизм. Один додатний заряд створює радіальні лінії поля та електричне поле, що спадає обернено до квадрата. Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Закон Кулона

Спостерігайте радіальні лінії поля та сітку E-стрілок, що розходяться від додатного заряду.

Ізольований точковий заряд створює радіальне електричне поле E = kq/r², що спадає обернено до квадрата відстані. Лінії поля випромінюють назовні від + зарядів і всередину до − зарядів. Натисніть «Запустити», щоб побачити пульс сітки E-стрілок; рухайте пробний заряд і зчитуйте |E| та V на панелі властивостей. Кулонівське відштовхування та структура атома починаються саме з цієї картини.

• F = kq₁q₂/r²
• E = kq/r²

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

Один точковий заряд сам у просторі. Якщо перенести пробну точку вдвічі далі, наскільки падає напруженість електричного поля?

Прогнози для зважування

• Поле падає до 1/4 — воно спадає з квадратом відстані.
• Поле падає до 1/2 — воно спадає лінійно з відстанню.
• Поле те саме незалежно від відстані.

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Відстань r (m)

Що ви вимірюєте:

• Потенціал V (V)
• Напруженість поля E (N/C)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте пресет одного заряду та натисніть «Скинути». Джерельний заряд фіксований q = 5 нКл.
2. Увімкніть показ напруженості поля в пробній точці.
3. Задайте відстань пробної точки від заряду для кожного заміру та запишіть напруженість поля.

Керівне рівняння

Закон Кулона — E = k·q/r²

Точковий заряд створює радіальне електричне поле, що спадає з квадратом відстані: E = kq/r², де k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C². Сила на пробний заряд — F = qE.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Для одного заміру обчисліть E = kq/r² з k = 8.99×10⁹ N·m²/C², q = 5 нКл. Порівняйте з таблицею.
• Поясніть, використовуючи закон оберненого квадрата, чому подвоєння відстані четвертує напруженість поля, а не уполовинює її.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Ваша колонка потенціалу (V = kq/r) спадає м'якше за поле (1/r замість 1/r²). Поясніть, чому потенціал і поле мають різну залежність від відстані, хочо́ оба походять від того самого заряду-джерела.
• Закон Кулона E = kq/r² має точно ту саму математичну форму, що й гравітаційне поле Ньютона g = GM/r². Чому дві зовсім різні сили (електрична й гравітаційна) можуть мати цю структуру оберненого квадрата?

• 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

1. Вітаємо в одному заряді
2. Виберіть заряд
3. Натисніть «Запустити»
4. Сила між зарядами
5. Відкрийте панель властивостей
6. 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 →

Закон Кулона