Главная страница
Навигация по странице:

  • Задание на эксперимент Задание № 1. Исследование электростатического поля между двумя заряженными электродами одинаковой геометрической формы.

  • Задание № 2. Исследование электростатического поля между двумя заряженными электродами различной геометрической формы.

    		•

    Лабораторная работа 1 По дисциплине Физика Выполнил Трубина А. А. Группа мб12


    Скачать 0.58 Mb.
    НазваниеЛабораторная работа 1 По дисциплине Физика Выполнил Трубина А. А. Группа мб12
    Дата14.12.2021
    Размер0.58 Mb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла0A9A8782-A3FE-44D5-80CC-5A52FFF75BF9.docx
    ТипЛабораторная работа
    #303069
    страница2 из 3
    1   2   3

    Описание лабораторной установки
    Реальная лабораторная установка представляет собой прямоугольную ванну 1 (рисунок 6) с электро­литом (водопроводной водой), в которую погружены два электрода 2 и 4. На дно ванны нанесена координатная сетка 3. Для выполнения первой части задания берем два одинаковых электрода в виде небольших металлических колец, для второй части одно из колец заменяют на плоскую металлическую пластинку. Электроды присоединены к источнику постоянного напряжения, установленному внутри лабораторного стенда 6.

    Один из электродов подключен через вольтметр 7, к подвижному зонду 5.

    Если подать на электроды постоянное напряжение, то между ними возникнет электрическое поле и вольтметр покажет разность потенциалов между электродом и точкой в ванне, в которую помещен зонд . Характеристики и параметры этого поля исследуем в данной работе.
    Рисунок 6. Внешний вид лабораторной установки
    Схема лабораторной установки изображена на рисунке 7. Неподвижные электроды ванны и подключены к источнику постоянного напряжения G.

    Подвижный электрод-зонд подключен к источнику тока через вольтметр V. При погружении зонда в электролит вольтметр показывает разность потенциалов между неподвижным левым по схеме электродом и подвижным зондом .

    Виртуальная лабораторная установка является программным симулятором реального лабораторного оборудования и позволяет смоделировать на персональном компьютере поведение настоящего электрического поля, создаваемого используемой конфигурацией электродов ванны, и получить значения измеряемых физических величин, находящиеся в соответствии с реальным экспериментом.



    Рисунок 7. Схема лабораторной установки
    Основная часть окна симулятора представляет собой координатную сетку, нанесённую на дно лабораторной электролитической ванны. В зависимости от выбранного задания, электроды ванны будут различными: на рисунке 8 показаны два одинаковых круглых электрода противоположной полярности, на рисунке 9 – плоский отрицательно заряженный электрод и круглый положительно заряженный.

    В правом верхнем углу окна расположен цифровой вольтметр, показывающий потенциал подвижного электрода-зонда относительно отрицательного полюса источника тока.

    Также в окне имеется таблица, в которую записываются значения измеренных потенциалов и координаты точек дна электролитической ванны, в которых эти потенциалы измеряются.
    Задание на эксперимент
    Задание № 1. Исследование электростатического поля между двумя заряженными электродами одинаковой геометрической формы.

    Таблица 1. Результаты исследований электрического поля в ванне с двумя круглыми электродами различной полярности


    Горизонтальная координата x, см
    2,15
    2,5
    4,65
    10
    15,3
    16,9
    17,5
    17,8

    Вертикальная координата y, см
    8
    8
    8
    8
    8
    8
    8
    8

    Потенциал φ, В
    9
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1

    Горизонтальная координата x, см
    1,9
    4,1
    10
    15,9
    18,2
    15,8
    18



    Вертикальная координата y, см
    10
    10
    10
    10
    10
    6
    6

    Потенциал φ, В
    7
    6
    5
    4
    3
    4
    3

    Горизонтальная координата x, см
    9,95
    18,4
    10,1
    10
    10
    1,85
    4,25
    10

    Вертикальная координата y, см
    12
    12
    14
    2
    4
    6
    6
    6

    Потенциал φ, В
    5
    4
    5
    5
    5
    7
    6
    5





    Рисунок 8.
    Направление силовых линий совпадает с направлением вектора , который направлен по нормали к эвипотенциальной линии в сторону уменьшения потенциала и по касательной к силовой линии.

    Координаты контрольных точек для расчёта напряжённости электрического поля

    Вариант
    Координаты первой точки
    Координаты второй точки
    Координаты третьей точки

    x, см
    y, см
    x, см
    y, см
    x, см
    y, см

    1
    7
    4
    10
    4
    13
    4



    1 = 5,3 В,
    |Е1|= | = 0,1 = 10 (В/м)

    2 = 5,0 В,
    |Е2|= | = 0,1 = 10 (В/м)

    3 = 4,7 В,
    |Е3|= | = 0,23 = 23 (В/м)
    Задание № 2. Исследование электростатического поля между двумя заряженными электродами различной геометрической формы.
    Р
    исунок 9.
    φ1 = 1 В

    φ2 = 2 В

    φ3 = 3 В

    φ4 = 4 В

    φ5 = 5 В

    φ6 = 6 В

    φ7 = 7 В

    φ8 = 8 В

    Таблица 2. Результаты исследований электрического поля в ванне с плоским и круглым электродами различной полярности

    Горизонтальная координата x, см
    0,45
    1,2
    3,2
    7,9
    14
    16,4
    17,2
    17,7
    15,1

    Вертикальная координата y, см
    8
    8
    8
    8
    8
    8
    8
    8
    4

    Потенциал φ, В
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    5

    Горизонтальная координата x, см
    0,45
    1,2
    3,2
    0,45
    1,2
    3,2
    0,45
    1,2
    3,2

    Вертикальная координата y, см
    10
    10
    10
    12
    12
    12
    2
    2
    2

    Потенциал φ, В
    1
    2
    3
    1
    2
    3
    1
    2
    3

    Горизонтальная координата x, см
    0,45
    1,2
    3,2
    0,45
    1,2
    3,2
    7,95
    14,3
    17,1

    Вертикальная координата y, см
    4
    4
    4
    6
    6
    6
    6
    6
    6

    Потенциал φ, В
    1
    2
    3
    1
    2
    3
    4
    5
    6

    Горизонтальная координата x, см
    8
    14,3
    17,5
    8,1
    15,3
    8,1









    Вертикальная координата y, см
    10
    10
    10
    12
    12
    4









    Потенциал φ, В
    4
    5
    6
    4
    5
    4











    Таблица 3. Координаты контрольных точек для расчёта напряжённости электрического поля


    Вариант
    Координаты первой точки
    Координаты второй точки
    Координаты третьей точки

    x, см
    y, см
    x, см
    y, см
    x, см
    y, см

    1
    7
    4
    10
    4
    13
    4


    1 = 3,83 В,
    |Е1|= | = 0,1 = 0,218 (В/м)

    2 = 4,26 В,
    |Е2|= | = 0,1433 14,3 (В/м)

    3 = 4,66 В,
    |Е3|= | = 0,1333 13,3 (В/м)
    Исследовано электростатическое поле, созданное двумя электродами: круглой формы и плоской формы.

    Графически изображены сечения эквипотенциальных поверхностей с шагом 1 В от 1 В до 8 В.

    Видно, что вблизи электродов эквипотенциальные линии параллельны поверхности электродов и не имеют с поверхностью электродов общих точек, что позволяет сделать вывод о том, что металлические электроды являются эквипотенциальными поверхностями. Эквипотенциальные поверхности не пересекаются, что подтверждает теоретические ожидания.

    Построены силовые линии электростатического поля, произведены оценки величины напряженности поля в трех точках.

    Полученные результаты говорят о том, что в областях, где силовые линии расположены гуще, величина напряженности поля больше.
    1   2   3

    написать администратору сайта