สนามไฟฟ้า: แรงและประจุทดสอบบวก
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| test charge/test tʃɑːdʒ/ | ประจุทดสอบ |
| electric field strength/ɪˈlektrɪk fiːld streŋθ/ | ความเข้มสนามไฟฟ้า |
อะไรจะอธิบายการสังเกตนี้ได้?
- อนุภาคที่มีประจุลบเคลื่อนที่ตรงข้ามกับทิศทางของสนามไฟฟ้า ทิศทางของสนามถูกกำหนดโดยใช้ ประจุกำแพง (test charge) ที่มีประจุบวก
- เริ่มต้นด้วยการทำนาย ระบุปริมาณหรือลักษณะที่คุณจะเปรียบเทียบ แล้วตัดสินใจว่าหลักฐานอะไรที่จะแยกแยะคำอธิบายสองแบบได้
สร้างโมเดล
- ความเข้มสนามไฟฟ้า คือ แรงต่อหน่วยประจุทดสอบบวก เช่น อนุภาคประจุชนิดเดียวกันจะผลักกัน และประจุต่างชนิดจะดึงดูดกัน เส้นสนามชี้ออกจากประจุบวกและเข้าหาประจุลบ เส้นที่ชิดกันแสดงถึงสนามที่แข็งแกร่งขึ้นภายในแผนภาพที่วาดอย่างสม่ำเสมอ
- ความเข้มสนามไฟฟ้า: แรงไฟฟ้าต่อหน่วยประจุทดสอบบวก; ประจุทดสอบ (test charge): ประจุขนาดเล็กที่ใช้สำรวจสนามไฟฟ้า
ทิศทางของแรงจะเปลี่ยนไปอย่างไรหากประจุทดสอบเปลี่ยนเครื่องหมาย?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
แรงต่อประจุในสนามไฟฟ้าคือ F = qE ดังนั้นการกลับเครื่องหมายของ q จะทำให้แรงกลับทิศทาง ในขณะที่สนามไฟฟ้าเอง - ซึ่งนิยามโดยประจุแหล่งกำเนิด - ไม่เปลี่ยนแปลง ทิศทางของสนามไฟฟ้าถูกนิยามโดยแรงที่กระทำต่อประจุทดสอบบวก
จับคู่แต่ละคำศัพท์เทคนิคกับความหมายที่แม่นยำ
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ใช้นิยามเพื่อแยกแยะปริมาณและกระบวนการที่เกี่ยวข้อง
เลือกหลักฐานมาทดสอบสมมติฐาน
- ในสนามสม่ำเสมอระหว่างแผ่นขนานในอุดมคติ E = V/d (ยกเว้นบริเวณขอบ) แรงคือ F = qE ดังนั้นทิศทางจะกลับด้านสำหรับประจุลบ แรงคูลอมบ์ระหว่างจุดประจุในอุดมคติจะลดลงตามกำลังสองของระยะห่าง
- วาดสัญลักษณ์ขั้วแผ่น ทิศทางลูกศรสนาม และประจุก่อนคำนวณ แปลงระยะห่างเป็นเมตร ในการเรียนใช้โปรแกรมจำลองหรือแบบจำลองไฟฟ้าสถิตแรงดันต่ำที่ได้รับการยอมรับแทนอุปกรณ์แรงดันสูงที่เปิดเผย
นิสัยสองอย่างใดทำให้การตรวจสอบหรือแบบจำลองในกรณีนี้รองรับได้มากขึ้น?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การระบุเงื่อนไขและสมมติฐานช่วยให้ผู้อื่นทำงานซ้ำได้โดยถูกต้อง และการบันทึกหลักฐานรองรับช่วยให้พวกเขาตรวจสอบข้อสรุปได้ การซ่อนผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกันจะกำจัดหลักฐานที่อาจทลายข้อสรุปที่ผิดพลาด และข้อมูลจากตัววัดเพียงหนึ่งค่าไม่สามารถใช้ยืนยันข้ออ้างที่กว้างขวางได้
ทำงานจากปริมาณที่ทราบค่า
- ระบุค่าที่ทราบและหน่วยของมัน เลือกความสัมพันธ์โดยพิจารณาว่าข้อสมมติฐานสอดคล้องกับเคสนี้ แล้วจัดรูปสมการก่อนแทนค่า
- ที่ทราบ: ความต่างศักย์แผ่นเป็น 120 V และระยะห่าง 0.020 m. E = V/d = 6,000 V/m. ประจุ +2.0 ไมโครคูลอมบ์ รับแรง F = qE = 0.012 N ตามทิศทางสนาม; ประจุ −2.0 ไมโครคูลอมบ์ รับแรงขนาดเท่ากันแต่ตรงข้าม
ใช้ E = V/d. หา E สำหรับ 100 V ผ่าน 0.025 m. ใช้ลำดับขั้นตอนเดียวกัน: ค่าที่ทราบ → โมเดล → สมการ → แทนค่า → หน่วยและความหมาย
ใช้สูตร E = V/d. หาค่า E เมื่อมีความต่างศักย์ 100 V บนระยะทาง 0.025 m.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
ผลลัพธ์คือ 4000 V/m. ข้อมูล: V = 100 V; d = 0.025 m, สนามสม่ำเสมอระหว่างแผ่นใช้สูตร E = V/d. E = 100/0.025 = 4,000 V ต่อ m. สนามเดียวกันนี้จะกระทำต่อประจุใด ๆ ระหว่างแผ่นในโมเดลสนามสม่ำเสมอนี้
ตรวจสอบข้อสรุปและขอบเขต
- ความเข้มสนามเป็นเวกเตอร์ ความต่างศักย์คือพลังงานต่อประจุและไม่เหมือนกัน การวาดเส้นสนามเป็นเพียงโมเดล ไม่ใช่เส้นด้ายจริง
- กลับไปที่การสังเกตเดิม อธิบายว่าผลลัพธ์นี้สนับสนุนสิ่งใด มีเงื่อนไขใดบ้าง และเป็นอย่างไรในการทดสอบคำอธิบายอื่นที่ขัดแย้งกัน
อนุภาคที่มีประจุทุกชนิดได้รับแรงตามทิศทางสนามไฟฟ้า claim นี้เป็นเท็จ: ทิศทางของสนามถูกนิยามโดยแรงที่กระทำต่อประจุบวก อนุภาคที่มีประจุลบจะได้รับแรงตรงข้ามกับสนาม ดังนั้นทิศทางการของสนามจึงไม่ใช่ทิศทางการของแรงสำหรับอนุภาคทุกชนิด
สนามไฟฟ้า: แรงและประจุทดสอบบวก: ในสนามสม่ำเสมอระหว่างแผ่นขนานในอุดมคติ E = V/d (ยกเว้นบริเวณขอบ) แรงคือ F = qE ดังนั้นทิศทางจะกลับด้านสำหรับประจุลบ แรงคูลอมบ์ระหว่างจุดประจุในอุดมคติจะลดลงตามกำลังสองของระยะห่าง
อนุภาคที่มีประจุทุกชนิดได้รับแรงตามทิศทางของสนามไฟฟ้า
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ทิศทางของสนามไฟฟ้าถูกนิยามโดยแรงที่กระทำต่อประจุ บวก. อนุภาคที่มีประจุลบจะรู้สึกถึงแรงในทิศทางตรงข้ามกับสนาม ดังนั้นทิศทางของสนามจึงไม่ใช่ทิศทางของแรง对所有 อนุภาค
แรงไฟฟ้าต่อหน่วยประจุทดสอบบวก: เขียนคำศัพท์เทคนิค
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
สนามไฟฟ้า (electric field strength) หมายถึง แรงไฟฟ้าต่อประจุทดสอบบวกหนึ่งหน่วย