「VR·物理」各种电场的电场线分布

更新时间:2024-02-21 来源:矩道科技 浏览:0



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在高中物理中,学生第一次接触到场的概念就是电场。现代物理学已经证明,电场与磁场和重力场一样,都是客观存在的一种物质。只不过,不同于由分子、原子构成的实物物质,场是一种看不见、摸不着的特殊物质形态。

为了更加清晰直观的描述电场,科学家们又引入了电场线的概念。电场线不是实际存在的线,而是为了形象地描述电场而假想的曲线。

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各种电场的电场线分布















电场线的分布可以用实验来模拟,通过观察电场线的分布,我们就能清晰而直观的了解电场。下面我们借助矩道物理虚拟实验室来观察不同电场的电场线分布。

我们可以看到:

正点电荷的电场线分布呈发散状

负点电荷的电场线分布呈会聚状

等量同号点电荷的电场线分布

等量异号点电荷的电场线分布

多个不等量点电荷的电场线分布

带等量异号电荷的平行电极板间的电场线分布,可以看到,内部除边缘外,近似匀强电场

在平板电极中间加入不带电的导体后的电场线分布,可以看到,导体处于静电平衡状态,内部场强为0

一个点电极与平板电极间带异种电荷后形成的电场线分布

带电的不规则导体周围的电场线分布,可以看到,越尖锐的部位,电场线越密集

不带电的空腔导体内部加一个点电荷形成的电场线分布

从外部看,空腔导体表面也带电了,就像点电极的电荷转移到了空腔导体表面一样。

这是因为,在空腔导体内部,由于静电感应,导体腔的正负电荷进行了重新分布,在内表面分布了与点电荷等量的异种电荷,而在外表面则分布了与点电荷等量的同种电荷。

如果空腔导体接地,则在外表面感应出的电荷会被排斥导入大地远端。



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通过电场线的学习,学生能够直观感受到电场的分布情况,而且能够深刻体会用具象化、形象化的图线来描述抽象的物理概念的重要性,特别是借助VR虚拟现实技术,使学生建立了电场的空间分布形态,培养空间想象能力,同时领悟电场的物质性,感受电场的存在。

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