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テーマ · 10 個のゲーム

静電気：静止した電荷

こする、ふれる、帯電した極板は電子を動かしますが、電荷をつくったり消したりはしません。電荷はいつも電子の整数個ぶんです：Q = n·e、e = 1.602 × 10⁻¹⁹ C。

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うくビーズ：重力に対抗するクーロンの法則

同じ符号の電荷は F = k·q₁·q₂ ÷ r² でしりぞけ合い、近いほど強くなります。ビーズは反発力が重さと等しくなるところでうきます。距離、電荷、質量、底がおす力を求めよう。

クーロンの法則電気の力
うくビーズをプレイ
うく条件
k·q₁·q₂ ÷ r² = m·g
距離
r = √(k·q₁·q₂ ÷ m·g)

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電荷のつなひき：電荷どうしの力

電荷は F = k·q₁·q₂ ÷ r² で、同じ大きさで反対向きにおし合い、引き合います。いくつもの電荷からの力は足し合わせます。引力を測り、つり合いの点を見つけ、2つの力を足し、電荷を求め、すべてを2倍にしよう。

クーロンの法則力の合成
電荷のつなひきをプレイ
2つの電荷
F = k·q₁·q₂ ÷ r²
つり合いの点
q₁ ÷ x² = q₂ ÷ (d − x)²

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電場プローブ：電荷1 C あたりの力

電場は試験電荷にはたらく力をその電荷で割ったもの、E = F ÷ q で、点電荷は E = k·Q ÷ r² の電場をつくります。力から電場を求め、プローブにはたらく力を計算し、2つの電場を足し、距離を求めよう。

電場電荷あたりの力
電場プローブをプレイ
力から電場
E = F ÷ q
点電荷の電場
E = k·Q ÷ r²

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電子ビーム：電場で電荷を曲げる

帯電した2枚の極板のあいだの電場は一様で E = V ÷ d。電荷はビームを横切る向きに一定の力を受けるので、道すじは放物線になります。電場、加速度、曲がり、的に当てる電圧、陽子の曲がりを求めよう。

一様な電場荷電粒子
電子ビームをプレイ
極板間の電場
E = V ÷ d
極板内での曲がり
y = ½·(q·E ÷ m)·(L ÷ v₀)²

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電位マップ：電荷あたりのエネルギー

電位は電荷あたりのエネルギーです。点電荷は V = k·Q ÷ r の電位をつくり、電位はふつうの数として足し合わされ、電荷 q を運ぶには仕事 W = q·ΔV が必要です。電位を読み、上り、等電位線を歩き、2つの電荷を足し、輪を見つけよう。

電位仕事とエネルギー
電位マップをプレイ
電荷の電位
V = k·Q ÷ r
電荷を運ぶ仕事
W = q·ΔV

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粒子銃：電圧から速さへ

電位差 ΔV を通りぬけた電荷は運動エネルギー q·ΔV = ½·m·v² を得ます。電子のエネルギーと速さ、陽子の速さ、アルファ粒子のエネルギー（eV）、電子を止める電圧を求めよう。

電位差運動エネルギー
粒子銃をプレイ
得たエネルギー
K = q·ΔV
達した速さ
v = √(2·q·ΔV ÷ m)

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波

波とは何か、振幅、波長、振動数、周期、音。