Cargas em um condutor

Diese Anwendung simuliert die Dynamik freier Ladungen in einem Leiter. Man kann die Tendenz beobachten, dass sich Ladungen auf der Oberfläche des Leiters ansammeln, was zu einer Ladungsdichte von Null im Inneren des Leiters führt.

Verwenden Sie die üblichen Touchscreen-Gesten:

• Mit einem Finger gedrückt halten und ziehen, um die Ladungen zu bewegen.

Tasten:

• Startet die Simulation oder pausiert sie.
• Startet die Simulation neu.

Die Bewegung der Ladungen basiert auf dem zweiten Newtonschen Gesetz und dem Coulombschen Gesetz der Elektrostatik. Die resultierende Kraft auf die Ladung $q_i$ ist gegeben durch:

$ \vec{F}_i = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\sum_{j \neq i}^N \dfrac{q_iq_j}{r_{ij}^2}\hat{r}_{ij}, $

Dabei ist:

• $N$: Anzahl der freien Ladungen
• $\epsilon_0$: elektrische Feldkonstante des Vakuums

Die Bewegung der Ladungen wird durch eine zur Geschwindigkeit proportionale Kraft gedämpft:

$ \vec{F}_\gamma = -\gamma \vec{v} $

Das System gewöhnlicher Differentialgleichungen (ODE) wird mit der Runge-Kutta-Methode vierter Ordnung gelöst.

Weitere Überlegungen:

• Die Werte von $q$, $\gamma$ und der Masse der Ladungen werden in willkürlichen Einheiten angegeben.
• Kollisionen der Ladungen mit den Grenzen des Leiters sind teilweise elastisch.

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