Ladningsdragkamp: krefter mellom ladninger

Et pedagogisk simuleringsspill. Hold ladede perler på en stang med kraftmålere og forutsi tiltrekningen mellom dem, punktet der en tredje perle ikke kjenner noe, den samlede kraften fra to ladninger, en ukjent ladning og hva dobling gjør.

Coulombs lovSummere krefter

LADNINGSDRAGKAMP

Pluss trekker minus

Klar
Slå på JavaScript for å føre perlene sammen. Instruksjonene og det gjennomregnede eksempelet kan fortsatt leses.
Elektrisk kraft FPositiv perle (+); negative perler er blå (−)Forutsigelsen dinStang, kraftmålere og mål
Coulombs lovF = k·q₁·q₂ ÷ r²

Tid

0.00 s

t

Avstand fra A

— m

r

Kraft på perlen som holdes

— N

F

Kraft på A

— N

F_A

Produktet av ladningene

— µC²

q₁·q₂

Forutsi før du starter

Skriv inn forutsigelsen din for å gjøre klart. Start er av til det finnes et svar.

Forutsi kreftene mellom ladningene.

Oppdragspoeng—

Hvert svar må være innenfor 2 %: hvert gir 100 poeng. Riktig på første forsøk gir 50 ekstra. Et forsøk teller så snart det starter.

✓ Riktig svar① På første forsøk

Slik spiller du Ladningsdragkamp

  1. Velg en test og les ladningene og plasseringene deres på kortet.
  2. Bruk F = k·q₁·q₂ ÷ r² for hvert par, med ladninger i C og r i m, og legg sammen kreftene med retning.
  3. Skriv inn forutsigelsen din og trykk Start. Én perle føres nærmere; kraftmålerne viser kreftene.
  4. Sammenlign kraftmåleren med den oransje linjen din, eller se om den tredje perlen blir liggende.

Krefter mellom ladninger

Coulombs lov gir kraften mellom to punktladninger: F = k·q₁·q₂ ÷ r², med k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². Like ladninger frastøter hverandre og ulike tiltrekker hverandre, og de to kreftene er alltid like store og motsatt rettet, slik Newtons tredje lov sier. Når det er flere enn to ladninger, virker hvert par som om de andre ikke var der, og kreftene på en ladning legges sammen som vektorer; på en rett linje betyr det å legge sammen med fortegn. En tredje ladning mellom to like ladninger kjenner ingen kraft der de to skyvene opphever hverandre, og det punktet ligger nærmere den minste ladningen fordi kraften avtar med kvadratet av avstanden. Den samme loven holder i atomskala elektroner rundt kjerner og holder molekyler sammen.

En avgrenset læringsmodell

Perlene er punktladninger på en rett, friksjonsfri stang. Perlen som flyttes, føres jevnt nærmere i 2 s, så sakte at kraftmålerne viser den elektriske kraften i hvert øyeblikk, og holdes så i 1 s. I likevektstesten holdes den tredje perlen i punktet ditt og slippes ved 2 s: den regnes som i likevekt innenfor 2 % av likevektspunktet, der litt friksjon holder den; ellers blir den skjøvet, tegnet i 1 s som en illustrasjon og ikke som en simulering. Pilene viser den samlede kraften på hver perle i en fast skala per test. Svar innenfor 2 % er riktige.

Når du bytter språk, beholdes forsøket, forutsigelsen, forsøkene og forløpet.