Current, Charge and Time — the Tap and the Bucket
صنبوران يملآن دلوين في مواجهة ساعتَي إيقاف. ثبّت الساعة فتؤدي مضاعفة الشحنة إلى مضاعفة التيار؛ وثبّت الشحنة فيؤدي مضاعفة الزمن إلى تنصيفه. وتشغيلة الصنبور B نفسها تُرسي نصفَي I = Q/t كليهما.
كيف تستخدم هذه المحاكاة
- اضغط Same time, more charge لتثبيت Δt وتغيير الشحنة الموصَّلة
- اضغط Same charge, more time لتثبيت Q وتغيير الزمن المستغرق
- استخدم Pause لتجميد الدلوين في منتصف الامتلاء وقراءتهما أحدهما مقابل الآخر
- اضغط Restart لإعادة المقارنة من دلوين فارغين
ما الذي تلاحظه
- عند تساوي الزمن يقابل الدلو الذي يحمل ضِعف الشحنة ضِعف التيار
- عند تساوي الشحنة يقابل الصنبور الذي يستغرق ضِعف الزمن نصف التيار
- الصنبور B يظهر في المقارنتين كلتيهما، فيربط النصفين في علاقة واحدة
- لا الشحنة وحدها ولا الزمن وحده يخبرك بالتيار
- الصنبور المنتظم يملأ بمعدل ثابت، وهذه هي حالة التيار الثابت
الفيزياء وراءها
التيار شحنة في وحدة الزمن، I = Q/t، فهو نسبة ولا تحدده أيٌّ من الكميتين وحدها. ومقارنة تشغيلتين بزمنين متساويين تعزل البسط: I ∝ Q، وضِعف الشحنة في الفترة نفسها ضِعف التيار. ومقارنة تشغيلتين تحملان الشحنة نفسها تعزل المقام: I ∝ 1/t، وأخذ ضِعف الزمن لتوصيل الشحنة نفسها ينصّف التيار. وإبقاء تشغيلة واحدة مشتركة بين المقارنتين يجعل التناسبين جزأين من علاقة واحدة لا قاعدتين منفصلتين.