конспект, план,. Конспект лекций Электрические заряды. Взаимодействие зарядов. Рух заряджених частинок у полі
 Скачать 483.31 Kb.
|
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 Изучение электростатического поля Цель работы: изучение электростатического поля, созданного заряженными электродами разной формы, описание его с помощью следов эквипотенциальных поверхностей и силовых линий. Методика измерений Экспериментально измерить потенциал проще, чем напряженность поля. Поэтому в работе изучается распределение потенциала в электростатическом поле путем построения следов эквипотенциальных поверхностей на плоском поле, а силовые линии строятся потом, как ортогональные кривые к семейству следов эквипотенциальных поверхностей. Для нахождения положения точек с нужными потенциалами используется метод зондирования. Зонд устроен так, чтобы он минимально нарушал своим присутствием исследуемое поле. В качестве проводящей среды используется вода, в ней заряды будут натекать на зонд, и он примет значение потенциала той точки, в которую помещен. Зонд соединен проводником с вольтметром, измеряющим потенциалы поля. По результатам измерения потенциала стоится график зависимости потенциала от расстояния между электродами  по которому методом численного дифференцирования находятся значения напряженности электростатического поля в исследуемых точках хi. Экспериментальная установка Для исследования электростатического поля предназначена экспериментальная установка, общий вид которой приведен на рис.1.  Рис. 1. Експериментальна установка. Она включает в себя прозрачную ванну 3 из оргстекла, наполненную водопроводной водой, с координатной сеткой на дне и электродами 2. В качестве электродов используются: пластина, небольшой цилиндр и острие в разных сочетаниях. На электроды от источника питания 4 подается постоянная разность потенциалов. Зонд и один из электродов соединены с цифровым вольтметром 5. Порядок выполнения работы 1. Подготовить установку к работе (рис.1). Соединить проводниками электроды ванны с клеммами источника питания 4 для напряжения u = 12 В. 2. Соединить зонд и один из электродов с цифровым вольтметром 5. 3. Подать напряжение u = 220 В на цифровой вольтметр и источник питания (кнопки ― «Сеть»). 4. На листе с миллиметровой бумагой (журнал для лабораторных работ) в масштабе 1:1 нарисовать внутренний периметр ванны и электроды, как показано на рис.2.  Рис.2. 5. С помощью зонда определить потенциалы электродов  Наметить значения потенциалов следов 6 – 7 эквипотенциальных поверхностей в диапазоне  6. С помощью зонда найти на дне ванной по 8 – 10 точек для каждой эквипотенциальной кривой. Определить положение этих точек, пользуясь координатной сеткой и перенести их на миллиметровую бумагу в журнал. Соединить экспериментальные точки плавными кривыми. Схема одного из вариантов эквипотенциальных кривых показана на рис.2. 7. Отключить установку от сети. 8. Провести 5–6 силовых линий так, чтобы они пересекали эквипотенциальные кривые под углом 90 и подходили к поверхности электродов под тем же углом. Стрелками указать направление силовых линий согласно формуле  .  Рис.3. 9. Занести в табл.1 координаты хi точек пересечения эквипотенциальных кривых с осью 0Х (см. рис.2) и соответствующие значения потенциала  . Построить график зависимости  и провести сглаженную кривую, как это показано на рис.6.6. i 10. Выделить на оси ОХ около каждого значения хi малый интервал (например,  х = 0,5 см) так, чтобы значение хi находилось в центре этого интервала (см. рис.3). Записать в табл.1 приращение потенциала  соответствующее этому интервалу на сглаженной кривой.  11. Согласно формулам   ,найти значения напряженности поля для точек на оси ОХ:  12. Построить график зависимости  и провести сглаженную кривую. Контрольные вопросы 1. Как в работе измеряются потенциалы точек электрического поля? 2. На основании каких закономерностей электростатических полей проводятся силовые линии? 3. В чем заключается метод численного дифференцирования для расчета напряженности поля Ех? Тест №1.Електричні заряди. Взаємодія зарядів. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. |