简介

基于库仑定律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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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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