лабараторная работа. Электро. Лабораторная работа Исследование электростатического поля
 Скачать 2.29 Mb.
|
|
Федеральное агентство связи Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики Волго-Вятский филиал ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «Исследование электростатического поля» г. Нижний Новгород – 2014 год Цель: исследование электростатических полей методом моделирования. Оборудование: генератор постоянных напряжений, зонд, стрелочный вольтметр, набор слабо проводящих пластин с электродами. Задание 1. Исследование электростатического поля двух плоских пластин. 1) Построение эквипотенциальных и силовых линий.  2) Построение графика зависимости потенциала от расстояния  .
 3) Построить график распределения напряженности электрического поля на пластине  , а также, с помощью графического дифференцирования построить проекцию на ось х  . 4) Расчет характеристик: Емкость плоского конденсатора:  Заряд:  Плотность заряда:  Энергия электростатического поля:  Объемная плотность энергии:  Сила притяжения пластин:  4) Расчет магнитного потока через плоскую поверхность внутри конденсатора:  Задание 2. Исследование электростатического поля плоской пластины и точечного источника. Построение эквипотенциальных и силовых линий:  Задание 3. Исследование электростатического поля двух точечных источников. Построение эквипотенциальных и силовых линий:  Контрольные вопросы. 1) Дайте определение эквипотенциальной поверхности. Каковы ее свойства? Эквипотенциальной поверхностью называют геометрическое место точек одинакового потенциала. Свойства: А) Эквипотенциальные поверхности не пересекаются друг с другом. Б) Работа по перемещению заряда вдоль эквипотенциальной линии (поверхности) равна нулю. В) Эквипотенциальные поверхности поля в каждой точке перпендикулярны к силовым линиям. 2) Назовите свойства силовых линий поля. А) Силовые линии не пересекаются (в противном случае, в точке пересечения можно построить две касательных, то есть в одной точке, напряженность поля имеет два значения, что абсурдно). Б) Силовые линии не имеют изломов (в точке излома опять можно построить две касательных). В) Силовые линии электростатического поля начинаются и заканчиваются на зарядах. 3) От чего зависит сила, действующая на заряд в электростатическом поле? Закон Кулона: сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Е = q/4peоr2. Где eо — электрическая постоянная, = 8,85.10-12Ф/м. 4) Запишите уравнение, связывающее величины  и φ. Вектор напряженности эсп в каждой точке численно равен быстроте изменения потенциала вдоль силовой линии и направлен в сторону убывания потенциала. 5) Как направлены векторы? - в сторону убывания потенциала. - перпендикулярно поверхности равного потенциала.Gradφ – градиент функции есть вектор направленный в сторону максимального возрастания этой функции, модуль которого равен производной функции φ по тому же направлению.  (ускорение заряженной частицы в эсп) - направление ускорения будет совпадать с направлением  , если заряд частицы положителен (q > 0), и будет противоположно , если заряд отрицателен (q<0). Если положительная заряженная частица движется вдоль силовых линий, то ее скорость увеличивается, если против, то уменьшается; для отрицательно заряженных частиц - наоборот.6) Как проводят эквипотенциальные и силовые линии на картинке исследуемого поля? Силовые линии не пересекаются и направлены в сторону убывания потенциала. Эквипотенциальные линии – это множество точек одинакового потенциала, они чертятся с одинаковым шагом ∆φ, также не пересекаются. 7) Как определяют направление силовых линий, используя свойство градиента потенциала? Градиент функции – это вектор, направленный в сторону максимального возрастания функции. Значит силовые линии проходят в противоположном направлении. 8) Каким образом в работе находят напряженность в точках исследуемого эсп? При исследовании поля производятся измерения потенциалов точек, используя метод зонда. Электрический зонд представляет собой остроконечный проводник, который помещают в ту точку, где нужно измерить потенциал. В проводящей среде потенциал зонда равен потенциалу исследуемой точки поля. Измеренные потенциалы точек позволяют найти эквипотенциальные поверхности (линии), а затем провести силовые линии и вычислить значение напряженности Е в любой точке по формуле , как среднее значение на участке длины ∆n  ,где φ1 и φ2 – потенциалы соседних эквипотенциальных поверхностей, ∆n – кратчайшее расстояние между ними (по нормали). Обычно эквипотенциальные поверхности (линии) чертятся так, что при переходе от одной поверхности к соседней потенциал получает одно и то же приращение ∆φ. Тогда  ,т.е. напряженность поля пропорциональна густоте эквипотенциальных поверхностей. 9) Укажите назначение мультиметра в электрической цепи. Он предназначен для измерения различных электрических характеристик (напряжение, ток и тд.). 30.05.14. |