Към съдържанието
Безплатен инструмент, без регистрация

Поле, сметнато от закона, не нарисувано

Електростатиката и магнетизмът са пълни с обръщания на знака и формули, които спират да важат след определена точка. И двете стоят на екрана.

Отвори инструмента Всички инструменти In English

Три панела, три въпроса

Заряди и поле, източници на магнитно поле, и сила на Лоренц. Всеки има свои величини и своя формула, а не един общ чертеж, пригоден за трите.

Полето се сумира по векторите

Избираш дипол, два еднакви заряда или три заряда, а инструментът сумира векторното поле от всеки заряд във всяка точка на картата. Това е суперпозиция, точно както физиката я изисква, а не приближение за по-гладка картинка.

Силовите линии не могат да се пресекат

Пресичане би значило, че полето сочи в две посоки наведнъж в една точка, което противоречи на това какво е поле. Линиите се проследяват по локалното поле с Рунге-Кута от четвърти ред и има изричен тест, че две линии от един и същ заряд не се срещат.

Еквипотенциалната линия е перпендикулярна

Тя свързва точки с равен потенциал и винаги пресича силовите линии под прав ъгъл, което е пряко следствие от това, че полето е градиентът на потенциала с обърнат знак.

Как се чертае тя

Със стъпка, перпендикулярна на локалното поле, и с малка поправка на всяка стъпка, за да не се отклони следата от собствения си потенциал. Без тази поправка линията бавно се измества и картината става невярна.

Потенциалът е скалар, полето не е

Точно по средата между два равни и противоположни заряда потенциалът се нулира, защото положителният и отрицателният принос се съкращават аритметично. Полето там обаче не е нула, защото то е векторна сума.

И още един случай, който личи

По перпендикулярната ъглополовяща между два еднакви заряда полето върви само по оста на симетрия, защото страничните съставки се съкращават взаимно.

Магнитното поле е по своята формула

Задават се ток и разстояние за прав проводник, за кръгов контур или за соленоид, и полето излиза от съответната формула, а не от една обща, преоразмерена за трите случая.

Знакът на заряда обръща цялата сила

Електрон и протон, движещи се с една и съща скорост през едно и също магнитно поле, получават сили точно в противоположни посоки. Инструментът чертае и двете една до друга, вместо читателят сам да извежда обръщането на 180 градуса от правилото на дясната ръка.

Константите са от NIST CODATA 2022

Диелектричната проницаемост на вакуума, магнитната проницаемост, елементарният заряд и масите на електрона и протона идват от общия модул с константи на проекта, сверен с официалната машинно четима таблица.

И една честна подробност

След предефинирането на SI от 2019 година нито диелектричната, нито магнитната проницаемост са точни по определение. И двете се извеждат от измерената константа на фината структура и носят малка, истинска неопределеност.

Къде продължава

Ако въпросът е за схема и ток в нея, има отделен инструмент за електроника. Ако е за оптика, има симулатор за лещи, огледала и призми.

Какво питат хората

Защо силовите линии никога не се пресичат?

Защото полето в една точка е един вектор, с една големина и една посока. Пресичане би значело поле в две посоки наведнъж, което противоречи на определението.

Защо потенциалът е нула по средата на дипол, а полето не е?

Защото потенциалът е скалар и се събира аритметично, а полето е векторна сума. Приносите на потенциала се съкращават точно, векторите не.

Какво е еквипотенциална линия?

Линия през точки с равен потенциал. Тя винаги пресича силовите линии под прав ъгъл, защото полето е градиентът на потенциала с обърнат знак.

Как се чертаят линиите?

По локалното поле с Рунге-Кута от четвърти ред, с изричен тест, че две линии от един и същ заряд не се срещат.

Какво прави знакът на заряда?

Обръща цялата сила. Електрон и протон в едно и също поле при една и съща скорост получават сили в противоположни посоки.

Кои източници на магнитно поле има?

Прав проводник, кръгов контур и соленоид, всеки със своята формула, а не една обща за трите.

Откъде идват константите?

От NIST CODATA 2022, през общия модул с константи на проекта, сверен с официалната машинно четима таблица.

Точни ли са константите?

След предефинирането на SI от 2019 година диелектричната и магнитната проницаемост вече не са точни по определение и носят малка измерена неопределеност.

Какво показва панелът за сила на Лоренц?

Векторите на скоростта и на силата за протон, електрон или собствен заряд, които се обновяват при смяна на скоростта и на полето.

Как се получава достъп?

С профил в EduFacturing. Част от инструментите влизат в Pro.