Điện từ học

Trường của điện tích đường

Điện tích đường tạo ra trường đối xứng trụ; thử các mũi tên E ở trên và dưới đường.

Trường của điện tích đường — mô phỏng Điện từ học tương tác. Điện tích đường tạo ra trường đối xứng trụ; thử các mũi tên E ở trên và dưới đường. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.

Điện trường của dây điện tích

Điện tích dây tạo một trường đối xứng trụ; kiểm tra mũi tên E ở trên và dưới đường dây.

Một điện tích dây đều λ tạo ra điện trường đối xứng trụ E ∝ λ/r vuông góc với dây. Điện tích dây tĩnh không có dòng điện, nên B = 0 — chỉ có lực điện F_E = qE tác dụng lên điện tích thử (hiển thị như mũi tên F_E màu vàng). So sánh |E| phía trên và phía dưới dây trong bảng Thuộc tính; giảm một nửa khoảng cách làm trường gấp đôi.

• E ∝ λ/r (trụ)
• F = qE

Tóm tắt điều tra

Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm

Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.

Câu hỏi lái xe

Trên đường trung trực, trường của đoạn dây mang điện tích có tuân theo định luật 1/r² giống như điện tích điểm không?

Dự đoán cân nặng

• Có - nhìn từ khoảng cách đủ xa, nó vẫn giống như một điện tích điểm.
• Trường không phụ thuộc vào khoảng cách từ điểm phân bố điện tích mở rộng.
• Không - một đường điện tích hữu hạn có sự phụ thuộc khoảng cách phức tạp hơn, riêng nó, không phải là định luật 1/r² đơn giản.

Vai trò thay đổi

Những gì bạn đặt:

• Khoảng cách vuông góc d (m)

Những gì bạn đo lường:

• Cường độ trường E_y (N/C)

Cuộc điều tra diễn ra như thế nào

1. Mở cài đặt sẵn đoạn dây mang điện tích (line-charge) và nhấn Reset.
2. Cho phép đọc cường độ trường trên đường phân giác vuông góc.
3. Đặt khoảng cách vuông góc từ điểm giữa của thanh cho mỗi lần thử và ghi lại cường độ trường.

Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì

• Đối với một lần thử, hãy tính E_y = −2kλL_half/(d·√(L_half² + d²)) bằng k = 8.99×10⁹ N·m²/C², λ = 2 nC/m, L_half = 2.4 m. So sánh với bảng.
• Giải thích tại sao trường điện tích hữu hạn không giảm xuống một định luật lũy thừa sạch như 1/r² - nó phụ thuộc vào cả khoảng cách d và nửa chiều dài của thanh thông qua tổ hợp √(L_half² + d²).

Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm

• Khi khoảng cách d trở nên rất nhỏ so với chiều dài của thanh, công thức tiến tới E ≈ −2kλ/d (kết quả 'dòng điện tích vô hạn' cổ điển, giảm xuống là 1/d chứ không phải 1/d²). Hãy giải thích, bằng cách sử dụng công thức của bạn, tại sao thanh hữu hạn lại hành xử như một thanh vô hạn khi bạn ở gần nó.
• Vì khoảng cách d rất lớn so với chiều dài của thanh nên công thức sẽ tiến gần đến kết quả điện tích điểm E ≈ kQ_total/d² (với Q_total = λ·2L_half). Giải thích về mặt vật lý tại sao sự phân bố điện tích mở rộng trông giống như một điện tích điểm khi nhìn từ một khoảng cách đủ xa.

• 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

1. Chào mừng đến điện tích dây
2. Chọn điện tích thử
3. Nhấn Phát
4. Điện trường của một dây điện tích
5. Mở bảng Thuộc tính
6. Hoàn thành!

Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.

Mở phòng thí nghiệm tương tác →

Tải tài liệu thí nghiệm →

Định Luật Coulomb