電場 | 互動 3D 模擬

關於這個模擬實驗

這個 3D 模擬以按強度上色的箭頭網格，顯示兩個點電荷的電場；細小的亮點如同正試探電荷般沿電場漂移。滑桿可把每個電荷設在負 5 至正 5 微庫侖之間，並調整兩者的距離。讀數顯示庫侖力、兩者是相吸還是相斥、間距，以及中點的電場。教師可用它來引入電場方向、比較同號與異號電荷，並與學生一起檢驗平方反比定律。

學生可以探索什麼

把電荷 1 設為 +3，電荷 2 設為 -3，然後描述兩者之間的電場箭頭指向哪裡。
把兩個電荷都設為正值，並讀出「相互作用」讀數，看看同號電荷如何互相排斥。
把間距加倍，並留意「庫侖力」讀數如何改變。
把其中一個電荷設為零，看看電場如何變成單一點電荷的電場。
關閉「電荷 2 繞行」以凍結畫面，然後比較不同電荷組合在中點的電場。

學習目標

1描述正電荷與負電荷周圍電場的方向。
2根據電荷的正負號，預測兩個電荷是相吸還是相斥。
3解釋庫侖力如何隨電荷量與間距而改變。
4把箭頭的長度與顏色和電場的強弱聯繫起來。

教師常問的問題

這個模擬是免費的嗎？

是。此模擬免費，可在任何現代瀏覽器上運行，包括互動電子白板與平板電腦，無需註冊或下載。

電場的方向代表什麼？

按慣例，電場的方向是小正試探電荷受力被推動的方向。它由正電荷指向外、由負電荷指向內，因此漂移的亮點會從一個電荷流出，再流入另一個。

力如何隨距離而改變？

庫侖力遵循平方反比定律，F = k q1 q2 / r²。間距加倍，力便會減為四分之一，你可以用間距滑桿與力的讀數來核對。

我如何在課堂上使用？

拖動「電荷 1」、「電荷 2」及「間距」的滑桿，並在面板中讀取數值。旋轉鏡頭以從不同角度觀察。每次改變前，請學生先預測結果。

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