Électricité et magnétisme · AP Physique 2 Unité 3
Simulateur de loi de Coulomb et d’induction électrostatique
Simuler les principes électrostatiques : la loi inverse-carré de Coulomb, la divergence des feuilles d'or de l'électroscope par induction, la conservation des charges et le blindage de cage de Faraday.
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- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
μC
μC
m
Dérivations et métriques en direct
Force Coulomb F
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Caractère de force
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Angle de divergence des feuilles
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Intérieur Terrain électrique E
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Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : Deux charges sentent la force F à distance r. Si les deux charges double et la distance moitiés, quelle est la nouvelle force?
Dérivation étape par étape :
- À partir F = k(q1*q2)/r²: le numérateur devient 2*2=4, le dénominateur devient (0.5)²=0.25. Nouvelle force F' = 4/0.25 * F = 16F.
Problème travaillé
Problème : Les avions sont souvent frappés par la foudre en mi-vol. Pourquoi les passagers et l'avionique sont-ils complètement indemnes?
Dérivation étape par étape :
- Effet de cage Faraday. Le fuselage en aluminium agit comme un bouclier conducteur fermé; les courants de foudre passent inoffensifment sur la peau extérieure.
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1 : Quelles sont les charges que le caoutchouc et le verre enrobés de soie acquièrent-ils ? Quel est le mécanisme microscopique?
Clé de réponse : Caoutchouc : négatif (gains électrons). Verre: positif (perde les électrons). La friction transfère les électrons existants en fonction de l'affinité des électrons.
Q2. Variante 2: sphères métalliques identiques avec contact +6q et -2q et séparées. Quelle est la dernière accusation sur chacun?
Clé de réponse : Conservation des droits: charge nette = (+6q) + (-2q) = +4q. Les spheres partagent également, laissant +2q sur chacune.
Q3. Variante 3: Quelles trois conditions d'équilibre électrostatique caractérisent un conducteur?
Clé de réponse : 1) Le champ électrique interne est strictement nul partout; 2) la charge nette réside exclusivement sur la surface extérieure; 3) le conducteur est un volume d'équipement.
Foire aux questions et idées fausses
Quand r approche de zéro, la force de Coulomb devient-elle vraiment infinie ?
C'est pas vrai ! La loi de Coulomb suppose des « accusations ponctuelles » idéales. À des distances proches de zéro, la taille physique et la redistribution des charges invalident le modèle de charge ponctuelle.
Dans un éclair d'orage d'une voiture, est-ce plus sûr à l'intérieur de la voiture ou en courant?
Restez à l'intérieur ! Le corps automobile en acier agit comme une cage de protection Faraday dirigeant la foudre dans le sol. Quitter vous expose comme un bâton de foudre.
Pourquoi un peigne en plastique électrostatique attire-t-il des bouts de papier électriquement neutres ?
La polarisation diélectrique ! Le champ du peigne induit la polarisation dipolaire en bouts de papier; les charges opposées plus proches éprouvent plus d'attraction que les charges lointaines comme.
Pourquoi une porte à micro-ondes en métal bloque-t-elle les micro-ondes tout en laissant passer la lumière visible?
Les trous de mesh (1mm) sont beaucoup plus petits que les micro-ondes de 12,2cm, agissant comme un bouclier Faraday continu, mais beaucoup plus grands que 500nm ondes lumineuses.