Лаба по физике. лабапофизике2. Исследование интегральных характеристик электростатического поля методом моделирования (циркуляция напряженности)
 Скачать 380.74 Kb.
|
|
lOMoARcPSD|10722067 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). Студентка гр. 9881Матвеева О.С. Преподаватель Иманбаева Р.Т. 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: Л  абораторный 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 ∆φ F=qE=−q n, ∆l где n – единичный вектор в направлении максимального изменения потенциала, то в проводящей среде вектор плотности тока подчиняется соотношению ∆φ j=−γ n=γE , ∆  l где – электропроводность среды (величина, обратная удельному сопротивлению). Из 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 τ E=2πε ε0r Соотношение между вектором напряженности поля и вектором электрической индукции: D=εε0 E 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 1. Расчет величины вектора напряженности и его составляющих в выбранной точке dφ ∆φ E= dl = ∆l E´x=∆ x∆φ=1,640.0055В−1,м56 В=0.00550.08Вм=14 В/м E´y= ∆ y∆φ=1,510,005В−1м,56В=−10В/м Вектор электрической индукции: Dx=εε0 Ex=1∙8.85∙10−12∙14=124 ∙10−12В/м Dy=εε0 Ey=1∙8.85∙10−12∙ (−10 )=−8.85∙10−11 Погрешность величины вектора напряженности Приборные погрешности θφ=0,01 В θl=0,001м  ∆ x ∆ x2 0,0055 м ( 0,0055м)2 В/м ∆Ex  ∆ E y  В/м Ex=(14± 4.6)В/м Ey=(−10±5.7)В/м ∆ E  В/м E В/м 2. Расчет величины потока напряженности для каждого из отрезков выбранного контура.
Расчет среднего значения циркуляции вектора напряженности электростатического поля. ❑ ❑ ❑  Г=∮Ed l ¿∮Edlcos (E L L L Г=∑ Ei dl dl=0,005м Г = (−46−50−52−52−44−50−54−50−52−42−2−2+6+2+48+54++44+42+58+46+48+44+50+48 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.  Downloaded by Qwsdqwsdqwsd123 Qwsdqwsdqwsd123 (qwsdqwsdqwsd123@gmail.com) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||