Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет
“ЛЭТИ”
Кафедра физики
ОТЧЕТ
по лабораторно-практической работе № 18
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ЗАРЯЖЕННЫХ ПРОВОДНИКОВ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ
Выполнил Сурин Ю.А.
Открытый Факультет
Группа № 6872
Преподаватель
Выполнено “ ” _________ 2017г.
Подпись преподавателя __________
Санкт-Петербург, 2017г.
Цель работы:
Ознакомление с методикой моделирования электростатического поля в токопроводящей среде, исследование электростатического поля, созданного системой проводящих тел, экспериментальное определение электроемкости системы проводников.
Таблица данных:
Точка
| Потенциал
|
|
|
|
|
|
| Электрод - O
| 0
|
|
| Длинна отрезков dl, м
| 0,0050
| Электрод - O'
| 17,6
|
|
| Погр. измерений координат δx, м
| 0,0005
| Прямая OO'
| M
| 5,16
|
|
| Погр. измерений потенциала δu, В
| 0,0050
| N
| 5,57
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| Отрезок
| Потенциал середины отрезка
| Потенциал на нормали к отрезку
|
| Отрезок
| Потенциал середины отрезка
| Потенциал на нормали к отрезку
| A-B
| 1
| 14,95
| 14,39
|
| C-D
| 1
| 16,83
| 16,71
| 2
| 15,13
| 14,57
|
| 2
| 17,05
| 16,89
| 3
| 15,29
| 14,73
|
| 3
| 17,17
| 17,05
| 4
| 15,45
| 14,53
|
| 4
| 17,25
| 17,04
| 5
| 15,53
| 14,50
|
| 5
| 17,32
| 17,08
| 6
| 15,46
| 14,55
|
| 6
| 17,08
| 16,85
| 7
| 15,27
| 14,82
|
| 7
| 16,75
| 16,60
| 8
| 15,26
| 14,48
|
| 8
| 16,31
| 16,28
| B-C
| 1
| 15,22
| 14,98
|
| B-C
| 1
| 16,16
| 15,73
| 2
| 16,01
| 15,40
|
| 2
| 16,17
| 15,66
| 3
| 16,74
| 15,81
|
| 3
| 16,10
| 15,55
| 4
| 17,01
| 16,17
|
| 4
| 15,94
| 15,39
| 5
| 16,87
| 16,35
|
| 5
| 15,59
| 15,16
| 6
| 16,49
| 16,35
|
| 6
| 15,09
| 14,88
|
Ход работы:
Проведем измерение напряженности в пяти произвольно выбранных точках на карте модели по формуле:
![](58719_html_19d4a0b0.gif)
Для этого определим линейную плотность заряда, исходя из измерений напряженности в середине отрезка MN:
![](58719_html_m1de7f5be.gif)
-где Lэто расстояние между электродами.
=0,131 м =0,054 м L=0,186 м
=-173,3 ∙ 10-12 кл/м =173,3 ∙ 10-12 кл/м
Проводим измерения напряженностей и погрешностей в точках F, G, H, K, S:
![](58719_html_58827970.gif)
![](58719_html_m76a1d79a.gif) =![](58719_html_m51cb1573.gif)
Точка
| rO , м
| rO' , м
| Составляющая напряженности EO , В/м
| Составляющая напряженности EO', В/м
| Результирующая напряженность E,В/м
| Погрешность, В/м
| MN
| 0,054
| 0,131
| -57,74
| 23,80
| 81,55
| 0,79
| F
| 0,064
| 0,137
| -48,72
| 22,76
| 53,83
| 0,68
| G
| 0,042
| 0,156
| -74,24
| 19,99
| 76,91
| 0,97
| H
| 0,124
| 0,078
| -25,15
| 39,98
| 47,00
| 0,60
| K
| 0,116
| 0,1
| -26,88
| 31,18
| 41,04
| 0,52
| S
| 0,103
| 0,083
| -30,27
| 37,57
| 67,84
| 0,61
|
Изобразим напряженности этих точек на карте.
Определим погонную электроемкость системы:
.
=9,85∙10-12 кл/в∙м
По данным измерений потенциалов на замкнутом контуре, высчитываем значения напряженностей:
![](58719_html_m6d23e00f.gif)
- а также погрешности измерений:
![](58719_html_58827970.gif)
![](58719_html_m76a1d79a.gif) =![](58719_html_m2c7a8a70.gif) ![](58719_html_m62a00377.gif)
Таблица результатов: Отрезок
| Нормальная составляющая вектора напряженности
| Погрешность
|
| Отрезок
| Нормальная составляющая вектора напряженности
| Погрешность
| A-B
| 1
| 112,00
| 11,24
|
| C-D
| 1
| 24,00
| 2,60
| 2
| 112,00
| 11,24
|
| 2
| 32,00
| 3,35
| 3
| 112,00
| 11,24
|
| 3
| 24,00
| 2,60
| 4
| 184,00
| 18,43
|
| 4
| 42,00
| 4,32
| 5
| 206,00
| 20,62
|
| 5
| 48,00
| 4,90
| 6
| 182,00
| 18,23
|
| 6
| 46,00
| 4,71
| 7
| 90,00
| 9,06
|
| 7
| 30,00
| 3,16
| 8
| 156,00
| 15,63
|
| 8
| 6,00
| 1,17
| B-C
| 1
| 48,00
| 4,90
|
| B-C
| 1
| 86,00
| 8,66
| 2
| 122,00
| 12,24
|
| 2
| 102,00
| 10,25
| 3
| 186,00
| 18,63
|
| 3
| 110,00
| 11,05
| 4
| 168,00
| 16,83
|
| 4
| 110,00
| 11,05
| 5
| 104,00
| 10,45
|
| 5
| 86,00
| 8,66
| 6
| 28,00
| 2,97
|
| 6
| 42,00
| 4,32
|
Измерим значение , пользуясь теоремой Гаусса:
-где L это длинна замкнутого контура.
=225,32 ∙ 10-12 кл/м
Отсюда находим погонную электроемкость:
=12,8∙10-12 кл/в∙м
Выводы:
Мы ознакомились с методикой моделирования электростатического поля в токопроводящей среде. В ходе исследований электростатического поля, созданного системой проводящих тел, мы определили два экспериментальных значения погонной ёмкости системы (12,8∙10-12 кл/в∙м и 9,85∙10-12 кл/в∙м). Проведенные исследования позволили углубить наши знания в области изучения электростатического поля. |