電場プローブの遊び方
- テストを選び、カードで電荷、プローブ、点を読もう。
- E = F ÷ q、点電荷なら E = k·Q ÷ r² を使おう。電荷は C、距離は m で。
- 予想を入力してスタートを押そう。プローブが点まで運ばれ、ばねばかりが力を示します。
- 読みと矢印を、オレンジ色の予想とくらべよう。
電場
電荷はまわりの空間を変えます。そこに置いたほかの電荷はどれも力を受けます。電場はこの変化を点ごとに表します。小さな正の試験電荷が受ける力をその電荷で割ったものが電場で、E = F ÷ q、単位は N/C です。力は試験電荷に比例して大きくなるので、この比はプローブによりません。電場はその点のもので、プローブがあってもなくてもそこにあります。点電荷 Q は E = k·Q ÷ r² の電場をつくり、その向きは正の電荷からは外向き、負の電荷へは向かう向きです。電荷がいくつかあると、電場はベクトルとして足し合わされます。+ と − の電荷のあいだでは2つの電場が同じ向きで強め合い、等しい2つの + の電荷のあいだではまん中で打ち消し合います。電場がわかれば、どんな電荷 q にはたらく力も F = q·E です。
学習に絞ったモデル
電場をつくるのは空気中（真空とみなす）に固定された点電荷です。ドームの電荷は、P の電場がちょうど 3.0 × 10⁵ N/C になるように決めてあります。プローブは絶縁棒の先の小さな正の電荷で、点の 0.15 m 下から 2 s かけて一定の速さで上げ、そこで 1 s 止めます。ほかの電荷を動かさないほど小さく、測る電場に自分の電場はふくみません。ばねばかりは各瞬間の力を示します。地図の矢印は電場の向きを示し、E が10倍になるごとに 12 px 長くなります。プローブの矢印は示した縮尺です。2%以内の答えは正解です。