Исследование интегральных характеристик электростатического поля методом моделирования (циркуляция напряженности).. Отчет по лабораторной работе 2 по дисциплине Физика Тема Исследование интегральных характеристик электростатического поля методом моделирования
 Скачать 161.7 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра физики отчет по лабораторной работе №2 по дисциплине «Физика» Тема: Исследование интегральных характеристик электростатического поля методом моделирования (циркуляция напряженности).
Санкт-Петербург 2020 Цель работы: Ознакомление с методикой моделирования электростатического поля в токопроводящей среде; исследование электростатического поля, созданного системой проводящих тел; исследование интегральных характеристик электростатического поля – поток вектора напряженности и индукции, теорема Гаусса, циркуляция вектора напряженности. Приборы и принадлежности: Лабораторный макет установки для моделирования электростатического поля (рис.) В  работе используется планшет 1, покрытый проводящей бумагой, с нанесенными на него металлическими электродами 2. На планшете установлены две подвижные линейки 3, с помощью которых определяются координаты щупа 4, подключенного к вольтметру PV. Помещая щуп в разные точки планшета и измеряя потенциал данной точки, можно построить картину исследуемого поля. Исследуемые закономерности: Сопоставление свойств электростатического поля и поля электрического тока в проводящей среде показывает, что если в электростатическом поле на помещенный в поле заряд действует сила  где n – единичный вектор в направлении максимального изменения потенциала, то в проводящей среде вектор плотности тока подчиняется соотношению  где – электропроводность среды (величина, обратная удельному сопротивлению). И  з сопоставления двух соотношений видно, что, во-первых, оба поля потенциальны, (не образуют вихрей в пространстве, окружающем электроды), а во-вторых, как линии напряженности электростатического поля, так и линии тока перпендикулярны линиям или поверхностям равного потенциала.Поле длинной двухпроводной линии. В данной работе исследуется поле двух длинных, параллельных, равномерно и разноименно заряженных проводящих цилиндров (двухпроводной линии). Для каждого цилиндра напряженность поля равна  Соотношение между вектором напряженности поля и вектором электрической индукции:  Теорема Гаусса: Поток вектора индукции электростатического поля через замкнутую поверхность произвольной формы равен суммарному заряду, заключенному в объеме, ограниченном этой поверхностью, и не зависит от зарядов, расположенных вне данной поверхности.  где S – поверхность произвольной формы в области поля; n – единичный вектор нормали в данной точке поверхности. Поток вектора индукции представляет собой характеристику источников этого поля. Для электростатического поля справедлива теорема Гаусса  где S – произвольная замкнутая поверхность в области поля; V – объем области поля, ограниченный поверхностью S; QV– заряд, распределенный в объеме V. Циркуляция вектора напряженности электрического поля.  где L – произвольный замкнутый контур; τ– единичный вектор касательной к линии контура в данной точке. В электрическом поле циркуляция вектора напряженности напрямую связана с работой перемещения заряда в электрическом поле. Для потенциального поля Г = 0. Электростатическое поле – потенциально. Протокол наблюдений Лабораторная работа №2 Исследование интегральных характеристик электростатического поля методом моделирования (циркуляция напряженности). Таблица 1 Измерение составляющих Ex и Ey вектора напряженности исследуемого поля
Таблица 2 Измерение потенциалов в точках замкнутого контура:
Обработка результатов измерений Расчет величины вектора напряженности и его составляющих в выбранной точке    Вектор электрической индукции:   Погрешность величины вектора напряженности Приборные погрешности         Расчет величины потока напряженности для каждого из отрезков выбранного контура.                             Расчет среднего значения циркуляции вектора напряженности электростатического поля.     Г =  Выводы: В ходе лабораторной работы были исследованы интегральные характеристики электростатического поля и методика моделирования электростатического поля в токопроводящей среде. Было высчитано значение циркуляции вектора напряженности электростатического поля, Г = 0. Это говорит о том, что поле потенциально. |
, В
