简介
基于库仑定律与电场叠加原理构建的物理模拟器,实现:
- • 多电荷系统实时计算:支持同时放置多个正/负电荷(默认电荷量 |q|=1)
- • 三维可视化:
- • 电场线(起点正电荷→终点负电荷)
- • 等势线(Marching Squares算法生成)
- • 电场矢量箭头(疏密反映场强大小)
- • 专业算法:
电场线追踪采用二阶龙格-库塔法(RK2/休恩法),确保曲线精度 - • 教学预置:一键生成电偶极子/四极子/三角形分布
主要功能
| 功能类别 | 功能项 | 说明 |
| 电荷操作 | 添加正/负电荷 | 画布点击添加(避开半径重叠) |
| 撤销/清除 | 支持单步撤销或重置画布 | |
| 可视化切换 | 电场线开关 | 蓝色连续曲线(默认开启) |
| 等势线开关 | 橙色虚线(展示等势面截面) | |
| 电场矢量开关 | 灰色箭头(含小箭头标识方向) | |
| 方向箭头开关 | 电场线上的动态标识(间隔30%和70%位置) | |
| 教学预设 | 电偶极子 | 间距160px的±1电荷对 |
| 四极子 | 正方形四点交错电荷 | |
| 三角形分布 | 等边三角形三点正电荷 | |
| 辅助功能 | 电荷计数器 | 实时统计正/负电荷数量 |
| 物理公式展示 | 底部展示库仑定律、叠加原理等核心公式(KaTeX渲染) | |
| 图例系统 | 颜色标识四种元素(带无障碍对比色) |
适用场景
- 1. 课堂教学演示:
- • 动态展示"电场线永不相交"、"等势面垂直电场线"等核心规律
- • 对比单电荷/偶极子/多极子场线分布的差异性
- 2. 学生探究学习:
- • 自由构建电荷分布验证猜想(如:对称电荷的场线对称性)
- • 通过电场矢量理解"场强与距离平方成反比"
- 3. 习题辅助解析:
- • 可视化带电粒子在复合场中的运动趋势
- • 验证高斯定理在特殊分布中的应用
- 4. 竞赛拓展训练:
- • 复杂电荷排布(如:线性阵列)的场线分布预测
- • 等势面形状与电荷空间关系的深度分析
使用说明
- 1. 基础操作:
- • 选择电荷类型 → 正电荷(红+/ )或负电荷(青-)
- • 在左侧画布任意位置单击放置电荷
- • 使用
撤销上一个修正错误,清除所有重置 - 2. 进阶观测:
- • 勾选/取消
显示选项对比不同物理量 - • 调整观测尺度:近距离观察时关闭电场矢量(避免重叠)
- 3. 快捷实验:
- • 点击预设按钮自动生成典型电荷分布
- • 推荐实验流程:
① 加载电偶极子 → 开启电场线+等势线 → 观察两者正交性
② 添加第三个正电荷 → 观察场线扭曲现象
③ 关闭等势线 → 开启矢量箭头分析场强变化 - 4. 教学技巧:
- • 引导学生预测添加电荷后的场线变化
- • 通过"电荷计数器"验证净电荷与电场线始终/终止的关系
- • 使用截图对比不同配置的等势线疏密(反映电势梯度)
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