電気力線(シミュレーション)


【目的】
 点電荷の回りにできる電気力線の様子をコンピュータによる模擬実験を通して理解を深めさせる。
 点電荷の回りの電気力線は電荷の比や数によって様々な形になり,これらを図示することは難しい。
【教科・単元】
 物理T
【準備】
 OSがWindows95・98・2000・me・xpのパーソナルコンピュータ。必要に応じてプロジェクターとスクリーン。
【操作】
 「理科シミュレーションと計測」をインストール後,メニュー画面から「電気力線」を起動する。
 次の画面が表示される(rikisen.exe)。次に電荷の座標と電荷を整数で入力する。
 電気力線の形は,密度を考えなければ電荷の比により大きさには関係しないが,ここでは電荷はC(クーロン),距離はm(メートル)で電界の強さを計算する。
 電荷は最大8個まで任意の位置に置くことができる。
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 電荷を表示した後,画面をマウスでクリックすれば,クリックした位置から静電荷が受ける力の向きを計算しながら軌跡を描く。
 また,電界の強さ表示モードでは,マウスでクリックした位置の電界の強さを表示する。
【結果】
 正負の電荷1:1の場合
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 正負の電荷5:1(赤が正,青が負)の場合
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【留意点】
・ 電気力線が無限遠に遠ざかる場合は,演算に多少時間がかかる。
 また,十分遠ざかった場合は,切り捨てるので,正から出発した電気力線が負に戻ってこない場合がある。