电磁学
一个正源电荷
一个正源电荷产生径向电场线和平方反比电场。
一个正源电荷——交互式电磁学模拟。一个正源电荷产生径向电场线和平方反比电场。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
库仑定律
观察径向场线与 E 箭头网格从正电荷向外发散。
孤立点电荷产生径向电场 E = kq/r²，随距离的平方反比衰减。场线从正电荷向外辐射，指向负电荷。点击播放，观察 E 箭头网格脉动；移动试验电荷，在检查器中读取 |E| 和 V。库仑斥力与原子结构均源于这一规律。
- 库仑定律 F = kq₁q₂/r²
- 电场强度 E = kq/r²
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
单点电荷单独存在于太空中。如果将测试点移动两倍远，电场强度会下降多少？
预测权重
- 视场下降到 1/4——它随着距离的平方而下降。
- 场下降到 1/2——它随着距离线性下降。
- 无论距离如何，场都保持不变。
可变角色
您设置的内容：
- 距离r (m)
您测量的内容：
- 电位V (V)
- 场强E (N/C)
调查如何进行
- 打开「库仑定律：点电荷周围的场（single-charge）」预设并按重置。源电荷固定为 q = 5 nC。
- 启用测试点处的电场强度读数。
- 设置每次试验的测试点与电荷的距离并记录场强。
控制方程
库仑定律 — E = k·q/r²
点电荷产生一个径向电场，该电场随距离的平方而减弱：E = kq/r²，其中 k = 1/(4πε₀) ≈ 8.99×10⁹ N·m²/C²。测试电荷上的力为 F = qE。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于其中一次试验，使用k = 8.99×10⁹ N·m²/C²、q = 5 nC，计算E = kq/r²。将结果与表格比较。
- 请利用平方反比定律解释，为什么距离加倍会使场强变为原来的四分之一，而不是二分之一。
这在实验室之外的地方表现出来
- 您的电势柱 (V = kq/r) 比场（1/r 而不是 1/r²）掉落得更温和。解释为什么电势和场具有不同的距离依赖性，即使两者都来自相同的源电荷。
- 库仑定律E = kq/r²与牛顿引力场g = GM/r²具有完全相同的数学形式。为什么两种完全不同的力（电力与引力）会共享这种平方反比结构？
- 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
- 欢迎来到单个电荷
- 选择电荷
- 按播放
- 电荷间的作用力
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。