电磁学
电荷与库仑定律
探究两点电荷间的作用力：翻转电荷符号以区分引力与斥力，并验证平方反比定律 。
器材
- 透视画布上的两个虚拟点电荷 q₁ 与 q₂
- “电荷 q₁”“电荷 q₂”“距离 r”滑块
- “切换 q₂ 符号”按钮，将电荷 q₂ 变为负值
- F ∝ |q₁q₂|/r² 读数及 F/F₀ 随 r/r₀ 的图线
实验步骤
观察引力与斥力
在图1中保持“电荷 q₁”“电荷 q₂”为正，读取“F ∝ … Same signs: repulsion”——两个力箭头共线反向。点击“切换 q₂ 符号”使 q₂ 变负：箭头转为相向，读数变为“Opposite signs: attraction”。拖动画布旋转，从不同角度观察这一对力。
验证对电荷量的依赖
将“距离 r”固定为1.20 m。把“电荷 q₁”从3调到6，重新读取“F ∝ …”——相对力增大一倍。再改变“电荷 q₂”，确认力与乘积 成正比；记录数据并与 比较。
验证平方反比定律
在图2中把“距离 r”从0.60拖到1.20 r₀，读取“F/F₀ = 1/(r/r₀)² = …”：r 加倍时力减为四分之一。再取几个 r 值，确认测量点落在曲线 上；然后在读取 r = 0.90 r₀ 的 F/F₀ 之前先作预测。
模拟
实验历史
18世纪中叶，让-安托万·诺莱等人推测电力随距离减弱；亨利·卡文迪什曾用空心导体球测得平方反比律，但结果未发表，直到一个世纪后由麦克斯韦整理公布。1785年，夏尔-奥古斯丁·德·库仑用扭秤直接测量带电小球间的斥力与引力，并向法国科学院提交系列报告。
库仑得出电力与两电荷之积成正比、与距离平方成反比：，其中 。他的扭秤可分辨百万分之一牛量级的微小力，这种定量方法成为电学测量的范式。电荷单位“库仑”及该定律的名称至今仍作为静电学的基础沿用。