Pozitīvs elektriskais lādiņš Q rada elektrisko lauku. Skolēns uzzīmēja elektriskā lauka intensitātes vektorus \(\overrightarrow{E}_1\), \(\overrightarrow{E}_2\), \(\overrightarrow{E}_3\) un \(\overrightarrow{E}_4\), ievērojot mērogu. Zināms, ka vektors \(\overrightarrow{E}_1\) uzzīmēts pareizi. Vai visi pārējie vektori uzzīmēti pareizi? Atbildi pamato ar aprēķiniem!
Ja punktveida lādiņš ir pozitīvs, tad elektriskā lauka intensitātes vektors ir vērsts prom no lādiņa.
Lādiņa Q veidotā elektriskā lauka intensitātes vektora moduli nosaka pēc formulas \(E=\frac{k|Q|}{R^2}\), kur \(k\) – Kulona likuma konstante, \(R\) – attālums starp lādiņu un telpas punktu.
Visi četri vektori vērsti prom no lādiņa Q. Tādēļ teorētiski vektori var būt attēloti pareizi. Nepieciešams salīdzināt vektoru moduļus.
Vektoru moduļus uzdevumā izmēra nosacītās vienībās – rūtiņās. Attālumus un vektora moduļus var izmērīt arī ar lineālu.
Attēlā katram elektriskā lauka intensitātes vektoram attēloti moduļi un attālumi līdz lādiņam Q, kas rada elektrisko lauku.
Saskaņā ar uzdevuma tekstu vektors \(\overrightarrow{E}_1\) ir attēlots pareizi. Vektors \(\overrightarrow{E}_2\) pēc moduļa (bultiņas garuma attēlā) vienāds ar vektoru \(\overrightarrow{E}_1\). Punkti 1 un 2 atrodas vienādos attālumos no lādiņa Q. Var secināt, ka vektors \(\overrightarrow{E}_2\) attēlots pareizi.
Punkts 3 atrodas no lādiņa Q tālāk nekā punkts 1, bet vektora \(\overrightarrow{E}_3\) modulis (bultiņas garums attēlā) ir lielāks nekā vektora \(\overrightarrow{E}_1\) modulis. Saskaņā ar formulu \(E=\frac{k|Q|}{R^2}\), ir jābūt otrādi – lielākā attālumā no lādiņa elektriskā lauka intensitāte ir mazāka. Tādēļ var secināt, ka vektors \(\overrightarrow{E}_3\) ir attēlots nepareizi.
Attālums starp lādiņu Q un punktu 4 ir 8 rūtiņas jeb divas reizes lielāks, nekā attālums starp lādiņu Q un punktu 1. Vektora \(\overrightarrow{E}_4\) modulis ir vienāds ar vienu rūtiņu jeb vienu nosacīto vienību. Tātad vektora \(\overrightarrow{E}_4\) modulis ir četras reizes mazāks nekā vektora \(\overrightarrow{E}_1\) modulis. Saskaņā ar formulu \(E=\frac{k|Q|}{R^2}\) viss ir pareizi – attālums pieaug divas reizes, saucējā attālums kvadrātā pieaug četras reizes, bet vektora modulis samazinās četras reizes. Tādēļ vektors \(\overrightarrow{E}_4\) arī ir attēlots pareizi.
Atbilde: Vektori \(\overrightarrow{E}_2\) un \(\overrightarrow{E}_4\) attēloti pareizi, vektors \(\overrightarrow{E}_3\) attēlots nepareizi.
Vērtēšanas kritēriji
Zina, ka no pozitīva lādiņa elektriskā lauka intensitātes vektors ir vērsts prom no lādiņa. Secina, ka vektoru virziens visos punktos attēlots pareizi – 1 punkts.
Zina, ka elektriskā lauka intensitātes vektora modulis lauka punktā ir atkarīgs no lauku veidojošā lādiņa lieluma un attāluma kvadrāta līdz lādiņam – 1 punkts.
Aprēķina elektriskā lauka intensitātes vektora moduli nosacītās vienībās un secina par atbilstību zīmējumam – 1 punkts.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: Risinājums novērtēts ar 2 punktiem - netika analizēts vektoru virziens.
2. piemērs: Risinājums novērtēts ar 1 punktu - par pareizo secinājumu par vektoru \(\overrightarrow{E}_2\).
