Fältsond: kraft per laddning

Ett pedagogiskt simuleringsspel. För in en liten provladdning i fältet från andra laddningar, läs av kraften på den och förutsäg fältet, kraften på en större sond, fältet mellan två laddningar och var fältet når ett värde.

Elektriskt fältKraft per laddning

FÄLTSOND

Läs av fältet

Redo
Aktivera JavaScript för att föra in sonden i fältet. Instruktionerna och det lösta exemplet går fortfarande att läsa.
Elektriskt fält EKraft F på sondenPositiv laddning (+); negativa laddningar är blå (−)Din förutsägelse
Elektriskt fältE = F ÷ q = k·Q ÷ r²

Tid

0.00 s

t

Avstånd till +-laddningen

— m

r

Kraft på sonden

— µN

F

Fält vid sonden

— N/C

E = F ÷ q

Sondens laddning

— nC

q

Förutsäg innan du startar

Skriv din förutsägelse för att förbereda försöket. Starta är avstängd tills det finns ett svar.

Förutsäg fältet och kraften på sonden.

Uppdragspoäng—

Varje svar måste ligga inom 2 %: vart och ett ger 100 poäng. Rätt på första försöket ger 50 extra. Ett försök räknas så snart det startar.

✓ Rätt svar① Första försöket

Så spelar du Fältsond

  1. Välj ett test och läs laddningarna, sonden och punkten på kortet.
  2. Använd E = F ÷ q, eller E = k·Q ÷ r² för en punktladdning, med laddningar i C och avstånd i m.
  3. Skriv din förutsägelse och tryck på Starta. Sonden förs till punkten och dess kraftmätare visar kraften.
  4. Jämför avläsningen och pilarna med din orange förutsägelse.

Det elektriska fältet

En laddning förändrar rummet runt sig: varje annan laddning som placeras där känner en kraft. Det elektriska fältet beskriver den förändringen punkt för punkt. Det är den kraft en liten positiv provladdning skulle känna, delad med dess laddning: E = F ÷ q, i newton per coulomb. Eftersom kraften växer i takt med provladdningen beror kvoten inte på sonden: fältet hör till punkten och finns där med eller utan sond. En punktladdning Q ger ett fält E = k·Q ÷ r² som pekar bort från en positiv laddning och mot en negativ. Med flera laddningar adderas fälten som vektorer: mellan en +- och en −-laddning pekar båda fälten åt samma håll och adderas, medan de mellan två lika +-laddningar tar ut varandra i mitten. När fältet är känt är kraften på varje laddning q lika med F = q·E.

En avgränsad inlärningsmodell

Källorna är fasta punktladdningar i luft, som behandlas som vakuum; kupolens laddning är vald så att fältet i P är exakt 3,0 × 10⁵ N/C. Sonden är en liten positiv laddning på en isolerande stav, som förs jämnt uppåt från 0,15 m under punkten i 2 s och hålls där i 1 s; den är för liten för att flytta de andra laddningarna, och fältet den mäter räknar inte med dess eget. Kraftmätaren visar kraften i varje ögonblick. Kartpilarna pekar längs fältet, och deras längd växer med 12 px för varje tiodubbling av E; pilarna vid sonden har en angiven skala. Svar inom 2 % är rätt.

Om du byter språk behålls försöket, förutsägelsen, antalet försök och körningen.