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科學實驗室 / 物理

物理實驗

點電荷與電場線

電場沙盒：放置與拖曳正負電荷，電場線即時重繪；點擊任意位置放探針量場強與電位，觀察偶極、屏蔽與疊加原理。

t = 0.00 s

沿水平中線的電位分布

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後，按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

點擊畫布的動作

新電荷的電量 |q|

拖曳電荷可移動位置（任何工具模式下皆可）。
經典佈局：

探針量測

場上電荷

—

探針位置

—

電場強度 |E|・方向

—

電位 V

—

畫面符號圖例

＋／－：點電荷；曲線＝電場線（由正指向負），線越密場越強

實驗任務

單一點電荷：清空後放一個正電荷，把探針放在距它不同距離處記錄 |E|。距離加倍時 |E| 變成幾分之一？驗證平方反比律。
電偶極：按「電偶極」佈局，觀察電場線從正電荷出發、終止於負電荷。中垂線上的電場方向有什麼特徵？
同性相斥的場：切到「同性雙電荷」。兩電荷正中間的 E 是多少？為什麼？電場線在中間如何「互相讓開」？（電場線永不相交）
疊加原理：任意放三個電荷，把探針放在某點記下 E；刪掉其中一個電荷再量一次——兩次的差就是被刪電荷的貢獻。驗證向量疊加。

模型與假設

模型：E⃗＝Σ kqᵢ·r̂ᵢ/rᵢ²、V＝Σ kqᵢ/rᵢ（k＝1 的模擬單位，二維點電荷）。
電場線：自正電荷周圍均勻發出（每單位電量 6 條），沿 E⃗ 方向逐步積分描繪，終止於負電荷或邊界；線的疏密定性反映場強。
假設：靜電（電荷不動時的場）、無介質效應。