diff --git a/frontend/textbooks/physics_10_ch3.html b/frontend/textbooks/physics_10_ch3.html index 1f85ab8..76c3f94 100644 --- a/frontend/textbooks/physics_10_ch3.html +++ b/frontend/textbooks/physics_10_ch3.html @@ -2081,34 +2081,717 @@ function build_p19(){ function build_p20(){ const box = document.getElementById('p20-body'); let html = ''; + + /* THEORY 1 — Линии напряжённости */ html += makeCard('theory', "Линии напряжённости", "§20", ` -

Линии напряжённости — этот параграф в разработке (Phase 1+).

-

Здесь появятся: теория, формулы, разобранные примеры и 3–4 интерактива в стиле «алгебры 11» — таблицы, симуляции, ползунки, drag-and-drop и автопроверяемые тренажёры.

-

- Phase 0: создан скелет учебника. Phase 3+: наполнение этого § содержанием по учебнику «Физика 10» (Беларусь, 2019). -

+

Силовая линия (линия напряжённости) — это линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора $\\vec{E}$.

+

Свойства силовых линий:

+
    +
  1. Линии начинаются на положительных зарядах (или на бесконечности) и заканчиваются на отрицательных (или уходят на бесконечность).
    2. +
  2. Силовые линии не пересекаются между собой — в каждой точке поле имеет только одно направление.
    3. +
  3. Густота линий пропорциональна величине напряжённости $E$: где линии гуще — поле сильнее.
    4. +
  4. Линии перпендикулярны заряженной поверхности проводника.
    5. +
+

Картина силовых линий — это способ визуализации невидимого поля. Чтобы «увидеть» $\\vec{E}$, мы рисуем «карту» из линий.

`); + + /* THEORY 2 — Поле точечного заряда и системы зарядов */ + html += makeCard('rule', "Поле точечного заряда и системы зарядов", "§20", ` +

Поле точечного заряда: линии напряжённости — радиальные.

+ +

Поле двух одноимённых зарядов $+q$ и $+q$: линии расходятся от обоих зарядов и отталкиваются друг от друга. В середине между зарядами — точка равновесия ($E = 0$, поля компенсируются).

+

Поле двух разноимённых зарядов $+q$ и $-q$ (диполь): линии идут от $+q$ к $-q$, образуя характерную картину (похожую на поле магнита!). В центре между зарядами поле направлено от $+q$ к $-q$.

+ `); + + /* THEORY 3 — Однородное и неоднородное поле */ + html += makeCard('example', "Однородное и неоднородное поле", "§20", ` +

Однородное поле — поле, в котором $\\vec{E}$ одинакова во всех точках:

+ +

Силовые линии однородного поля — параллельные и одинаково расположенные.

+

Где встречается:

+ +

В однородном поле сила $\\vec{F} = q\\vec{E}$ везде одинакова, а поле описывается одним вектором $\\vec{E}$.

+

Неоднородное поле — поле, где $\\vec{E}$ меняется от точки к точке. Примеры: поле точечного заряда, поле системы зарядов, поле заряженной сферы снаружи.

+ `); + + /* INTERACTIVE 1 — Картины полей */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 1
Картины полей — 5 конфигураций
+
Переключай тип конфигурации и наблюдай характерную картину силовых линий. Это главный визуализатор электростатики!
+
+ +
+
+ +
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 2 — Свойства силовых линий (квикфайр) */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 2
Свойства силовых линий
+
6 вопросов на понимание свойств линий поля.
+
Вопрос 1 / 6Очки: 0 / 6
+
+
+
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 3 — Какая картина соответствует конфигурации? */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 3
Какая картина соответствует конфигурации?
+
Выбери тип картины силовых линий для каждой конфигурации зарядов.
+
Задача 1 / 6Очки: 0 / 6
+
+
+
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 4 — Тренажёр поля */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 4
Тренажёр поля
+
5 задач на свойства поля и силовых линий.
+
Задача 1 / 5Очки: 0 / 5
+
+
+ ответ = + + + +
+
+
`; + html += secNav('p19', 'p21'); html += readButton('p20'); + box.innerHTML = html; renderMath(box); + + /* IV1 — Картины полей (5 конфигураций) */ + (function(){ + const svg = document.getElementById('p20-iv1-svg'); + const tS = document.getElementById('p20-iv1-t'); + const tL = document.getElementById('p20-iv1-tL'); + const out = document.getElementById('p20-iv1-out'); + const seen = new Set(); + let _done = false; + + const NAMES = { + 1: 'Точечный заряд $+q$', + 2: 'Точечный заряд $-q$', + 3: 'Два одноимённых $+q$, $+q$', + 4: 'Диполь $+q$, $-q$', + 5: 'Однородное поле' + }; + const DESC = { + 1: 'Радиальные линии расходятся от заряда наружу. $E$ максимально у заряда, убывает как $1/r^2$.', + 2: 'Радиальные линии сходятся к заряду. Картина симметрична относительно центра.', + 3: 'Линии расходятся от каждого заряда и отталкиваются друг от друга. В середине — точка равновесия $E = 0$.', + 4: 'Линии идут от $+q$ к $-q$. В центре между зарядами поле максимально и направлено от $+$ к $-$.', + 5: 'Линии параллельны и одинаково расположены. $\\vec{E}$ одинакова во всех точках. Создаётся между пластинами конденсатора.' + }; + + function render(){ + const t = +tS.value; + tL.textContent = t; + const W = 480, H = 360, cx = W/2, cy = H/2; + let g = ''; + g += ''; + g += 'Конфигурация '+t+': '+(t===1?'точечный +q':t===2?'точечный −q':t===3?'два одноимённых ++':t===4?'диполь +−':'однородное поле')+''; + + if(t === 1){ + // Точечный +q — радиальные линии наружу + g += PHYS.fieldLinesPointCharge(cx, cy, +1, 140, 16); + g += PHYS.chargeMark(cx, cy, +1, 22, ''); + } else if(t === 2){ + // Точечный -q — радиальные линии внутрь + g += PHYS.fieldLinesPointCharge(cx, cy, -1, 140, 16); + g += PHYS.chargeMark(cx, cy, -1, 22, ''); + } else if(t === 3){ + // Два одноимённых +q +q + const x1 = cx - 90, x2 = cx + 90; + // Радиальные линии от каждого, но с пропуском внутреннего сектора (где линии бы отталкивались) + function radial(xC, yC, sign, skipAngleRange){ + let s = ''; + const N = 14; + const color = sign > 0 ? '#dc2626' : '#2563eb'; + for(let i=0;i skipAngleRange[0] && aDeg < skipAngleRange[1]) continue; + } + const r1 = 18, r2 = 95; + const x1 = xC + r1*Math.cos(a), y1 = yC + r1*Math.sin(a); + const x2 = xC + r2*Math.cos(a), y2 = yC + r2*Math.sin(a); + if(sign > 0) s += PHYS.drawArrow(x1, y1, x2, y2, color, 1.3, 6); + else s += PHYS.drawArrow(x2, y2, x1, y1, color, 1.3, 6); + } + return s; + } + // Левый заряд: пропускаем углы вправо (направление к другому заряду) + g += radial(x1, cy, +1, [340, 360]); + g += radial(x1, cy, +1, [0, 20]); + g += radial(x2, cy, +1, [160, 200]); + // Точка равновесия + g += ''; + g += 'E=0'; + g += PHYS.chargeMark(x1, cy, +1, 22, ''); + g += PHYS.chargeMark(x2, cy, +1, 22, ''); + } else if(t === 4){ + // Диполь +q, -q + const x1 = cx - 90, x2 = cx + 90; + // Прямая линия между зарядами + g += PHYS.drawArrow(x1+22, cy, x2-22, cy, '#7c3aed', 2.2, 9); + // Дуги: от +q к -q сверху и снизу + function dipoleArc(yOffset, color){ + // Кривая Безье из (x1, cy) в (x2, cy) через (cx, cy+yOffset) + // Превратим в полилинию из стрелок + const N = 8; + let prevX = x1+22, prevY = cy; + let s = ''; + for(let i=1;i<=N;i++){ + const t = i/N; + // Quadratic Bezier + const bx = (1-t)*(1-t)*(x1+22) + 2*(1-t)*t*cx + t*t*(x2-22); + const by = (1-t)*(1-t)*cy + 2*(1-t)*t*(cy+yOffset) + t*t*cy; + if(i === N || i % 2 === 0){ + s += PHYS.drawArrow(prevX, prevY, bx, by, color, 1.4, (i===N?7:0)); + } else { + s += ''; + } + prevX = bx; prevY = by; + } + return s; + } + g += dipoleArc(-60, '#7c3aed'); + g += dipoleArc(+60, '#7c3aed'); + g += dipoleArc(-110, '#7c3aed'); + g += dipoleArc(+110, '#7c3aed'); + // Линии, уходящие за пределы (от +q налево, от -q направо — наоборот, к -q справа) + // Линия влево от +q + g += PHYS.drawArrow(x1-22, cy, x1-90, cy, '#7c3aed', 1.4, 7); + // Линия вправо к -q (приходит) + g += PHYS.drawArrow(x2+90, cy, x2+22, cy, '#7c3aed', 1.4, 7); + g += PHYS.chargeMark(x1, cy, +1, 22, ''); + g += PHYS.chargeMark(x2, cy, -1, 22, ''); + } else { + // Однородное поле: параллельные стрелки + // Условные пластины слева и справа + g += ''; + g += ''; + g += '+'; + g += '−'; + // 8 параллельных стрелок + const rows = 7; + for(let i = 0; i < rows; i++){ + const y = 90 + i * 32; + g += PHYS.drawArrow(70, y, 410, y, '#7c3aed', 2.0, 9); + } + g += '$\\vec{E}$ = const во всех точках'; + } + + svg.innerHTML = g; + out.innerHTML = ''+NAMES[t]+'. '+DESC[t]; + renderMath(out); + + seen.add(t); + if(!_done && seen.size >= 5){ _done = true; addXp(10, 'p20-iv1'); bumpProgress('p20', 15); } + } + tS.addEventListener('input', render); + render(); + })(); + + /* IV2 — Свойства силовых линий (квикфайр да/нет с вариантами) */ + (function(){ + const Q = [ + { q:'Могут ли две силовые линии пересекаться?', opts:['Да', 'Нет'], ans:1, why:'Нет: в точке пересечения было бы два направления поля одновременно — противоречие.' }, + { q:'Где линии плотнее (гуще)?', opts:['Возле заряда', 'Вдали от заряда'], ans:0, why:'Возле заряда: там $E$ больше, плотность линий пропорциональна $E$.' }, + { q:'Куда направлены линии от положительного заряда $+q$?', opts:['От заряда (наружу)', 'К заряду (внутрь)'], ans:0, why:'От $+q$ линии расходятся наружу.' }, + { q:'Куда направлены линии к отрицательному заряду $-q$?', opts:['От заряда', 'К заряду (внутрь)'], ans:1, why:'К $-q$ линии сходятся внутрь.' }, + { q:'Что показывает густота силовых линий?', opts:['Величину $E$', 'Знак заряда'], ans:0, why:'Густота пропорциональна $E$: где гуще — поле сильнее.' }, + { q:'Как направлены линии в однородном поле?', opts:['Радиально', 'Параллельно друг другу'], ans:1, why:'Параллельно: $\\vec{E}$ одинакова во всех точках по модулю и направлению.' } + ]; + let i = 0, score = 0; + const qEl = document.getElementById('p20-iv2-q'); + const oEl = document.getElementById('p20-iv2-opts'); + const fb = document.getElementById('p20-iv2-fb'); + const iEl = document.getElementById('p20-iv2-i'); + const sEl = document.getElementById('p20-iv2-s'); + + function show(){ + if(i >= Q.length){ + qEl.innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + oEl.innerHTML = ''; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p20-iv2'); bumpProgress('p20', 25); } + else if(score >= 4){ addXp(8, 'p20-iv2'); bumpProgress('p20', 15); } + return; + } + iEl.textContent = (i+1); + sEl.textContent = score; + const item = Q[i]; + qEl.innerHTML = item.q; + oEl.innerHTML = item.opts.map((t, k) => '').join(''); + fb.style.display = 'none'; + renderMath(qEl); renderMath(oEl); + oEl.querySelectorAll('button').forEach(b => { + b.addEventListener('click', () => { + const v = +b.dataset.v; + if(v === item.ans){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! ' + item.why + ' Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. ' + item.why + ' Дальше ▶'); + sEl.textContent = score; + oEl.querySelectorAll('button').forEach(x => x.disabled = true); + i++; + setTimeout(show, 1700); + }); + }); + } + document.getElementById('p20-iv2-restart').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + + /* IV3 — Какая картина соответствует конфигурации? */ + (function(){ + const OPTS = ['Радиальные от центра', 'Радиальные к центру', 'Диполь (от + к −)', 'Параллельные']; + const Q = [ + { q:'Точечный заряд $+q$ в центре.', ans:0, why:'Линии расходятся радиально от $+q$ наружу.' }, + { q:'Точечный заряд $-q$ в центре.', ans:1, why:'Линии сходятся радиально к $-q$ внутрь.' }, + { q:'Два заряда: $+q$ и $-q$.', ans:2, why:'Это классическая картина диполя: линии идут от $+q$ к $-q$.' }, + { q:'Между пластинами заряженного конденсатора.', ans:3, why:'В однородном поле линии параллельны и одинаково расположены.' }, + { q:'Заряженная положительно сфера, точка снаружи.', ans:0, why:'Снаружи сфера действует как точечный заряд: линии радиально от центра.' }, + { q:'Два одноимённых заряда $+q$ и $+q$.', ans:0, why:'От каждого заряда линии расходятся радиально (ближе всего к этой картине). В центре между ними — точка $E = 0$.' } + ]; + let i = 0, score = 0; + const qEl = document.getElementById('p20-iv3-q'); + const oEl = document.getElementById('p20-iv3-opts'); + const fb = document.getElementById('p20-iv3-fb'); + const iEl = document.getElementById('p20-iv3-i'); + const sEl = document.getElementById('p20-iv3-s'); + + function show(){ + if(i >= Q.length){ + qEl.innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + oEl.innerHTML = ''; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p20-iv3'); bumpProgress('p20', 25); } + else if(score >= 4){ addXp(8, 'p20-iv3'); bumpProgress('p20', 15); } + return; + } + iEl.textContent = (i+1); + sEl.textContent = score; + const item = Q[i]; + qEl.innerHTML = item.q; + oEl.innerHTML = OPTS.map((t, k) => '').join(''); + fb.style.display = 'none'; + renderMath(qEl); renderMath(oEl); + oEl.querySelectorAll('button').forEach(b => { + b.addEventListener('click', () => { + const v = +b.dataset.v; + if(v === item.ans){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! ' + item.why + ' Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. ' + item.why + ' Дальше ▶'); + sEl.textContent = score; + oEl.querySelectorAll('button').forEach(x => x.disabled = true); + i++; + setTimeout(show, 1700); + }); + }); + } + document.getElementById('p20-iv3-restart').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + + /* IV4 — Тренажёр поля */ + (function(){ + const Q = [ + { q:'В однородном поле линии параллельны? Введи $1$ (да) или $2$ (нет).', ans:1, tol:0.1, hint:'Да: однородное поле — параллельные линии.' }, + { q:'В точке между двумя одинаковыми $+q$ зарядами $E = ?$ В/м (для симметрии).', ans:0, tol:0.1, hint:'Поля от одинаковых зарядов компенсируются в середине — $E = 0$.' }, + { q:'$E \\propto 1/r^2$. На каком $r$ (м) напряжённость уменьшится в $9$ раз по сравнению с $r_0 = 1$ м?', ans:3, tol:0.1, hint:'$E \\propto 1/r^2$: в $9$ раз меньше $\\Rightarrow r^2 = 9 \\Rightarrow r = 3$ м.' }, + { q:'Густота линий в точке означает: $1$ = величину $E$, $2$ = направление $E$, $3$ = знак заряда.', ans:1, tol:0.1, hint:'Густота линий пропорциональна модулю $E$.' }, + { q:'Силовая линия в точке указывает направление: $1$ = на источник, $2$ = вектора $\\vec{E}$, $3$ = случайно.', ans:2, tol:0.1, hint:'По определению, касательная к силовой линии в каждой точке совпадает с $\\vec{E}$.' } + ]; + let i = 0, score = 0; + function show(){ + if(i >= Q.length){ + document.getElementById('p20-iv4-q').innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p20-iv4'); bumpProgress('p20', 25); } + else if(score >= 3){ addXp(8, 'p20-iv4'); bumpProgress('p20', 15); } + return; + } + document.getElementById('p20-iv4-i').textContent = (i+1); + document.getElementById('p20-iv4-s').textContent = score; + document.getElementById('p20-iv4-q').innerHTML = Q[i].q; + document.getElementById('p20-iv4-ans').value = ''; + renderMath(document.getElementById('p20-iv4-q')); + document.getElementById('p20-iv4-fb').style.display = 'none'; + } + function go(){ + if(i >= Q.length) return; + const fb = document.getElementById('p20-iv4-fb'); + const raw = document.getElementById('p20-iv4-ans').value.replace(',', '.'); + const ans = parseFloat(raw); + if(isNaN(ans)){ feedback(fb, false, '✗ Введи число.'); return; } + if(Math.abs(ans - Q[i].ans) <= Q[i].tol + 0.001){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! '+Q[i].hint+' Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. Ответ: $'+Q[i].ans+'$. '+Q[i].hint+' Дальше ▶'); + document.getElementById('p20-iv4-s').textContent = score; + i++; + setTimeout(show, 1800); + } + document.getElementById('p20-iv4-go').addEventListener('click', go); + document.getElementById('p20-iv4-ans').addEventListener('keydown', e => { if(e.key === 'Enter') go(); }); + document.getElementById('p20-iv4-start').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + wireReadBtn('p20'); } function build_p21(){ const box = document.getElementById('p21-body'); let html = ''; - html += makeCard('theory', "Работа поля. Потенциал", "§21", ` -

Работа поля. Потенциал — этот параграф в разработке (Phase 1+).

-

Здесь появятся: теория, формулы, разобранные примеры и 3–4 интерактива в стиле «алгебры 11» — таблицы, симуляции, ползунки, drag-and-drop и автопроверяемые тренажёры.

-

- Phase 0: создан скелет учебника. Phase 3+: наполнение этого § содержанием по учебнику «Физика 10» (Беларусь, 2019). -

+ + /* THEORY 1 — Работа однородного электростатического поля */ + html += makeCard('theory', "Работа однородного электростатического поля", "§21", ` +

В однородном поле напряжённостью $\\vec{E}$ на заряд $q$ действует сила $\\vec{F} = q\\vec{E}$. При перемещении заряда на расстояние $d$ под углом $\\alpha$ к силе:

+

$$A = Fd\\cos\\alpha = qEd\\cos\\alpha$$

+

Очень важно: работа электростатического поля не зависит от формы траектории — только от начального и конечного положений заряда.

+

Поле, обладающее этим свойством, называется потенциальным (= консервативным).

+

Следствие: работа по замкнутой траектории равна нулю — $A_{замкн} = 0$.

`); + + /* THEORY 2 — Потенциал */ + html += makeCard('rule', "Потенциал электростатического поля", "§21", ` +

Потенциал $\\varphi$ — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля в данной точке. Определяется как отношение потенциальной энергии пробного заряда $W_p$ к величине этого заряда:

+

$$\\varphi = \\dfrac{W_p}{q_{пр}}$$

+

Единица измерения: Вольт (В) $= 1$ Дж / Кл.

+

Потенциал точечного заряда $q$ на расстоянии $r$:

+

$$\\varphi = k\\,\\dfrac{q}{r}$$

+

Знак потенциала совпадает со знаком заряда (для точечного заряда). На бесконечности $\\varphi = 0$.

+

Принцип суперпозиции для потенциала: $\\varphi = \\varphi_1 + \\varphi_2 + \\ldots$ — потенциалы складываются алгебраически (со знаками!), не векторно.

+ `); + + /* THEORY 3 — Работа через потенциал */ + html += makeCard('example', "Связь работы с потенциалом", "§21", ` +

Работа поля при перемещении заряда $q$ из точки 1 в точку 2:

+

$$A_{12} = q(\\varphi_1 - \\varphi_2)$$

+

Это разность потенциалов, умноженная на заряд.

+

В однородном поле:

+

$$E = \\dfrac{\\varphi_1 - \\varphi_2}{d} = \\dfrac{U}{d}$$

+

где $d$ — расстояние между точками вдоль $\\vec{E}$.

+

Пример. Заряд $q = +2$ нКл перенесли из точки с $\\varphi_1 = 100$ В в точку с $\\varphi_2 = 40$ В. Работа поля?
+ $A = q(\\varphi_1 - \\varphi_2) = 2\\cdot10^{-9} \\cdot 60 = 1{,}2 \\cdot 10^{-7}$ Дж $= 120$ нДж.

+

$A > 0$ — поле совершило положительную работу: заряд перемещался по направлению $\\vec{E}$, от большего $\\varphi$ к меньшему.

+ `); + + /* INTERACTIVE 1 — Однородное поле и работа */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 1
Однородное поле: $A = qEd\\cos\\alpha$
+
Меняй $q$, $E$, $d$, угол $\\alpha$ — наблюдай работу поля и направление силы.
+
+ + + + +
+
+ +
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 2 — Калькулятор потенциала */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 2
Калькулятор потенциала точечного заряда
+
$\\varphi = k\\,q / r$. Для двух зарядов: $\\varphi_{сум} = \\varphi_1 + \\varphi_2$ (алгебраически!).
+
+ + + + +
+
+ +
+
+
`; + + /* INTERACTIVE 3 — Работа поля + или − ? */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 3
Работа поля: $+$, $-$ или $0$?
+
Определи знак работы электростатического поля в каждой ситуации.
+
Задача 1 / 6Очки: 0 / 6
+
+
+ +
+
`; + + /* INTERACTIVE 4 — Тренажёр работы и потенциала */ + html += `
+
ИНТЕРАКТИВ 4
Тренажёр работы и потенциала
+
5 задач. $k = 9 \\cdot 10^9$. Допуск $\\pm 5\\%$.
+
Задача 1 / 5Очки: 0 / 5
+
+
+ ответ = + + + +
+ +
`; + html += secNav('p20', 'p22'); html += readButton('p21'); + box.innerHTML = html; renderMath(box); + + /* IV1 — Однородное поле: A = qEd cos α */ + (function(){ + const svg = document.getElementById('p21-iv1-svg'); + const qS = document.getElementById('p21-iv1-q'); + const ES = document.getElementById('p21-iv1-E'); + const dS = document.getElementById('p21-iv1-d'); + const aS = document.getElementById('p21-iv1-a'); + const qL = document.getElementById('p21-iv1-qL'); + const EL = document.getElementById('p21-iv1-EL'); + const dL = document.getElementById('p21-iv1-dL'); + const aL = document.getElementById('p21-iv1-aL'); + const out = document.getElementById('p21-iv1-out'); + const seen = new Set(); + let _done = false; + + function fmtQ(q){ return (q>=0?'+':'') + q; } + function render(){ + const q = +qS.value, E = +ES.value, d = +dS.value, aDeg = +aS.value; + qL.textContent = fmtQ(q); EL.textContent = E; dL.textContent = d.toFixed(2); aL.textContent = aDeg; + + const W = 480, H = 280, cy = H/2; + let g = ''; + g += ''; + g += 'Однородное поле: $A = qEd\\cos\\alpha$'; + + // Поле — 5 параллельных стрелок (горизонтально вправо) + const fieldRows = [70, 110, 150, 190, 230]; + for(let i = 0; i < fieldRows.length; i++){ + g += PHYS.drawArrow(40, fieldRows[i], 440, fieldRows[i], '#a78bfa', 1.4, 7); + } + g += '$\\vec{E}$'; + + // Начальная и конечная точки заряда + const x0 = 180, y0 = cy; + const Dpx = 130 * (d / 0.2); // длина в px, max 130 + const aRad = aDeg * Math.PI / 180; + const x1 = x0 + Dpx * Math.cos(aRad); + const y1 = y0 - Dpx * Math.sin(aRad); // y инвертирована + + // Стрелка перемещения d (зелёная) + g += PHYS.drawArrow(x0, y0, x1, y1, '#10b981', 2.6, 10); + // Подпись d + const midX = (x0+x1)/2, midY = (y0+y1)/2; + g += 'd'; + + // Сила F = qE (если q>0 — вправо, если q<0 — влево) + const Fdir = q > 0 ? 1 : (q < 0 ? -1 : 0); + if(Fdir !== 0){ + const Flen = 70; + const fx0 = x0, fy0 = y0; + const fx1 = x0 + Fdir * Flen, fy1 = y0; + g += PHYS.drawArrow(fx0, fy0, fx1, fy1, '#dc2626', 2.6, 10); + g += '$\\vec{F}$'; + } + + // Заряд в начальной точке + if(q === 0){ + g += ''; + g += '0'; + } else { + g += PHYS.chargeMark(x0, y0, q > 0 ? 1 : -1, 14, ''); + } + // Подпись заряда + g += 'q = '+fmtQ(q)+' нКл'; + + // Угол α — дуга + if(aDeg > 0 && aDeg < 180 && Dpx > 30){ + const Rarc = 28; + const startA = 0, endA = -aRad; + const lx1 = x0 + Rarc, ly1 = y0; + const lx2 = x0 + Rarc*Math.cos(aRad), ly2 = y0 - Rarc*Math.sin(aRad); + g += ''; + const midA = aRad/2; + g += 'α'; + } + + svg.innerHTML = g; + + // Расчёт + const qC = q * 1e-9; + const F = Math.abs(qC) * E; + // A = qEd cos α (сохраняем знак q) + const A = qC * E * d * Math.cos(aRad); + const Annano = A * 1e9; // нДж + + let sign = ''; + if(Math.abs(A) < 1e-15){ sign = ' (заряд $0$ или $\\alpha = 90°$)'; } + else if(A > 0){ sign = '  ($A > 0$, поле совершает работу)'; } + else { sign = '  ($A < 0$, против поля)'; } + + out.innerHTML = '$F = |q|E = '+F.toExponential(2)+'$ Н   ' + + '$A = qEd\\cos\\alpha = '+Annano.toFixed(1)+'$ нДж' + sign; + renderMath(out); + + seen.add(q+':'+E+':'+d.toFixed(2)+':'+aDeg); + if(!_done && seen.size >= 4){ _done = true; addXp(10, 'p21-iv1'); bumpProgress('p21', 15); } + } + qS.addEventListener('input', render); + ES.addEventListener('input', render); + dS.addEventListener('input', render); + aS.addEventListener('input', render); + render(); + })(); + + /* IV2 — Калькулятор потенциала */ + (function(){ + const k = PHYS.CONST.k; + const out = document.getElementById('p21-iv2-out'); + const seen = new Set(); + let _done = false; + + function calc(){ + const q1 = parseFloat(document.getElementById('p21-iv2-q1').value) || 0; + const r1 = parseFloat(document.getElementById('p21-iv2-r1').value) || 0.01; + const q2 = parseFloat(document.getElementById('p21-iv2-q2').value) || 0; + const r2 = parseFloat(document.getElementById('p21-iv2-r2').value) || 0.01; + + const phi1 = k * (q1 * 1e-9) / r1; + const phi2 = (q2 !== 0) ? k * (q2 * 1e-9) / r2 : 0; + const phiSum = phi1 + phi2; + + let html = ''; + html += '
$\\varphi_1 = k\\,q_1/r_1 = 9\\cdot10^9 \\cdot ('+q1+'\\cdot10^{-9})/'+r1+' = '+phi1.toFixed(1)+'$ В
'; + if(q2 !== 0){ + html += '
$\\varphi_2 = k\\,q_2/r_2 = '+phi2.toFixed(1)+'$ В
'; + html += '
$\\varphi = \\varphi_1 + \\varphi_2 = '+phiSum.toFixed(1)+'$ В
'; + } else { + html += '
Введи $q_2 \\ne 0$ для суперпозиции потенциалов.
'; + } + out.innerHTML = html; + renderMath(out); + + seen.add(q1+':'+r1+':'+q2+':'+r2); + if(!_done && seen.size >= 3){ _done = true; addXp(10, 'p21-iv2'); bumpProgress('p21', 15); } + } + document.getElementById('p21-iv2-go').addEventListener('click', calc); + ['p21-iv2-q1','p21-iv2-r1','p21-iv2-q2','p21-iv2-r2'].forEach(id => { + document.getElementById(id).addEventListener('keydown', e => { if(e.key === 'Enter') calc(); }); + }); + calc(); + })(); + + /* IV3 — Работа поля + или − ? */ + (function(){ + const OPTS = ['$A > 0$', '$A < 0$', '$A = 0$']; + const Q = [ + { q:'Заряд $+q$ перемещается по направлению $\\vec{E}$.', ans:0, why:'Сила $\\vec{F} = q\\vec{E}$ сонаправлена с перемещением $\\Rightarrow A > 0$.' }, + { q:'Заряд $+q$ перемещается против $\\vec{E}$.', ans:1, why:'$\\vec{F}$ противоположна перемещению $\\Rightarrow A < 0$.' }, + { q:'Заряд $-q$ перемещается по направлению $\\vec{E}$.', ans:1, why:'У $-q$ сила $\\vec{F} = q\\vec{E}$ направлена против $\\vec{E}$, значит против перемещения $\\Rightarrow A < 0$.' }, + { q:'Заряд $-q$ перемещается против $\\vec{E}$.', ans:0, why:'У $-q$ сила направлена против $\\vec{E}$, то есть по направлению перемещения $\\Rightarrow A > 0$.' }, + { q:'Заряд перемещается перпендикулярно $\\vec{E}$ ($\\alpha = 90°$).', ans:2, why:'$A = qEd\\cos 90° = 0$.' }, + { q:'Заряд вернулся в исходную точку по замкнутой траектории.', ans:2, why:'Поле потенциально: $A_{замкн} = 0$ для любой замкнутой траектории.' } + ]; + let i = 0, score = 0; + const qEl = document.getElementById('p21-iv3-q'); + const oEl = document.getElementById('p21-iv3-opts'); + const fb = document.getElementById('p21-iv3-fb'); + const iEl = document.getElementById('p21-iv3-i'); + const sEl = document.getElementById('p21-iv3-s'); + + function show(){ + if(i >= Q.length){ + qEl.innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + oEl.innerHTML = ''; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p21-iv3'); bumpProgress('p21', 25); } + else if(score >= 4){ addXp(8, 'p21-iv3'); bumpProgress('p21', 15); } + return; + } + iEl.textContent = (i+1); + sEl.textContent = score; + const item = Q[i]; + qEl.innerHTML = item.q; + oEl.innerHTML = OPTS.map((t, k) => '').join(''); + fb.style.display = 'none'; + renderMath(qEl); renderMath(oEl); + oEl.querySelectorAll('button').forEach(b => { + b.addEventListener('click', () => { + const v = +b.dataset.v; + if(v === item.ans){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! ' + item.why + ' Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. ' + item.why + ' Дальше ▶'); + sEl.textContent = score; + oEl.querySelectorAll('button').forEach(x => x.disabled = true); + i++; + setTimeout(show, 1800); + }); + }); + } + document.getElementById('p21-iv3-restart').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + + /* IV4 — Тренажёр работы и потенциала */ + (function(){ + const Q = [ + { q:'Заряд $q = +1$ мкКл перенесли из точки с $\\varphi_1 = 50$ В в точку с $\\varphi_2 = 20$ В. Работа в мкДж?', ans:30, tol:1.5, hint:'$A = q(\\varphi_1 - \\varphi_2) = 10^{-6}\\cdot 30 = 30$ мкДж.' }, + { q:'Однородное поле $E = 500$ В/м. Заряд $+2$ нКл перемещают на $10$ см по направлению поля. Работа в нДж?', ans:100, tol:5, hint:'$A = qEd = 2\\cdot10^{-9}\\cdot 500\\cdot 0{,}1 = 10^{-7}$ Дж $= 100$ нДж.' }, + { q:'Потенциал поля точечного заряда $+1$ нКл на расстоянии $r = 0{,}1$ м? (В)', ans:90, tol:5, hint:'$\\varphi = kq/r = 9\\cdot10^9\\cdot 10^{-9}/0{,}1 = 90$ В.' }, + { q:'Заряд $-2$ нКл. Потенциал на расстоянии $0{,}05$ м? (В)', ans:-360, tol:20, hint:'$\\varphi = kq/r = 9\\cdot10^9\\cdot(-2\\cdot10^{-9})/0{,}05 = -360$ В.' }, + { q:'Однородное поле $E = 1000$ В/м между пластинами на расстоянии $d = 0{,}05$ м. Разность потенциалов $U$ в В?', ans:50, tol:3, hint:'$U = Ed = 1000\\cdot 0{,}05 = 50$ В.' } + ]; + let i = 0, score = 0; + function show(){ + if(i >= Q.length){ + document.getElementById('p21-iv4-q').innerHTML = 'Готово! Результат: ' + score + ' / ' + Q.length; + if(score === Q.length){ addXp(15, 'p21-iv4'); bumpProgress('p21', 25); } + else if(score >= 3){ addXp(8, 'p21-iv4'); bumpProgress('p21', 15); } + return; + } + document.getElementById('p21-iv4-i').textContent = (i+1); + document.getElementById('p21-iv4-s').textContent = score; + document.getElementById('p21-iv4-q').innerHTML = Q[i].q; + document.getElementById('p21-iv4-ans').value = ''; + renderMath(document.getElementById('p21-iv4-q')); + document.getElementById('p21-iv4-fb').style.display = 'none'; + } + function go(){ + if(i >= Q.length) return; + const fb = document.getElementById('p21-iv4-fb'); + const raw = document.getElementById('p21-iv4-ans').value.replace(',', '.'); + const ans = parseFloat(raw); + if(isNaN(ans)){ feedback(fb, false, '✗ Введи число.'); return; } + if(Math.abs(ans - Q[i].ans) <= Q[i].tol + 0.001){ score++; feedback(fb, true, '✓ Верно! '+Q[i].hint+' Дальше ▶'); } + else feedback(fb, false, '✗ Неверно. Ответ: $'+Q[i].ans+'$. '+Q[i].hint+' Дальше ▶'); + document.getElementById('p21-iv4-s').textContent = score; + i++; + setTimeout(show, 1800); + } + document.getElementById('p21-iv4-go').addEventListener('click', go); + document.getElementById('p21-iv4-ans').addEventListener('keydown', e => { if(e.key === 'Enter') go(); }); + document.getElementById('p21-iv4-start').addEventListener('click', () => { i = 0; score = 0; show(); }); + show(); + })(); + wireReadBtn('p21'); }