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Eletricidade e eletromagnetismo · AP Physics 2 Unit 3

Simulador da lei de Coulomb e indução eletrostática

Simulador da lei de Coulomb e indução eletrostática: F = k·q1·q2/r² e blindagem eletrostática

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  • Folha de exercícios A4
Cálculo local · Privado
Laboratório interativo de ciências Cálculos matemáticos e físicos puramente locais no navegador sem coleta de dados pessoais.
Janela de simulação 3D● 60 FPS
Predefinições e armadilhas comuns:

Variáveis de controle do experimento

μC
μC
m

Deduções e métricas em tempo real

Força de Coulomb F
--
Tipo de força
--
Ângulo de abertura das folhas
--
Campo elétrico interno E
--
Dedução de fórmulas em tempo real
Fórmula fundamental: --
Substituição de valores: --
Estado físico: --

Exemplos clássicos e armadilhas de exame

Worked Problem

Problema: Two charges feel force F at distance r. If both charges double and distance halves, what is the new force?
Derivação passo a passo:
  1. From F = k(q1*q2)/r²: numerator becomes 2*2=4, denominator becomes (0.5)²=0.25. New force F' = 4/0.25 * F = 16F.

Worked Problem

Problema: Airplanes are frequently struck by lightning mid-flight. Why are passengers and avionics completely unharmed?
Derivação passo a passo:
  1. Faraday cage effect. The aluminum fuselage acts as a closed conductive shield; lightning currents route harmlessly over the exterior skin.

Folha de investigação em aula e exercícios

Q1. Variant 1: What charges do fur-rubbed rubber and silk-rubbed glass acquire? What is the microscopic mechanism?
Q2. Variant 2: Identical metal spheres with +6q and -2q contact and separate. What is final charge on each?
Q3. Variant 3: What three electrostatic equilibrium conditions characterize a conductor?

Perguntas frequentes e erros comuns

When r approaches zero, does Coulomb force become truly infinite?
No! Coulomb's law assumes ideal "point charges". At near-zero distances, physical size and charge redistribution invalidate the point-charge model.
In a thunderstorm car lightning strike, is it safer inside the car or running out?
Stay inside! The steel automotive body acts as a protective Faraday cage directing lightning into the ground. Exiting exposes you as a lightning rod.
Why does an electrostatic plastic comb attract electrically neutral paper bits?
Dielectric polarization! The comb's field induces dipole polarization in paper bits; closer opposite charges experience greater attraction than distant like charges.
Why does a microwave door metal mesh block microwaves while letting visible light through?
Mesh holes (1mm) are much smaller than 12.2cm microwaves, acting as a continuous Faraday shield, but much larger than 500nm light waves.