Порядок выполнения работы. 1. Установить в ванне и закрепить зажимами систему из двух электродов

1. Установить в ванне и закрепить зажимами систему из двух электродов.

2. Закрепить лист бумаги на подставке пантографа.

3. Обвести зондом контуры электродов (это будут по условиям опыта также эквипотенциальные поверхности) и получить на листе бумаги контуры горизонтальных сечений электродов.

4. Тумблер установить в положение "грубо".

5. Включить питание установки, замыкая ключ .

6. Установив зонд на один из электродов, поворачивать ручку делителя напряжения до исчезновения тока через гальванометр. Только после этого перевести тумблер в положение "точно" (гальванометр при этом приобретает большую чувствительность за счет отключения добавочного сопротивления). После этого найти положение движка делителя, соответствующее нулевому току гальванометра, и измерить потенциал электрода по вольтметру.

7. Повторив пункт 6 для другого электрода, определить разность потенциалов между электродами.

8. Выбрать такой шаг изменения потенциала зонда , чтобы можно было построить на картине поля (по заданию преподавателя) эквипотенциальных линий:

9. Поместив зонд, около электрода с меньшим потенциалом, найти точку поля с потенциалом , значение которого определить с помощью вольтметра.

10. Плавно перемещая зонд в ванне, найти 8-10 точек, для которых ток через гальванометр по-прежнему равен нулю. Изобразить положение этих точек на бумаге. Соединив плавной линией эти точки, получить линию равного потенциала.

11. Изменяя положение движка делителя, повторить пункт 10 для потенциалов: , где отмечая для каждой линии значение потенциала.

12. Заменить по указанию преподавателя (или лаборанта) электроды и повторить измерения по пунктам 3-10. При этом заменить лист бумаги на подставке пантографа на новый.

13. Используя свойство ортогональности эквипотенциальных поверхностей и силовых линий электростатического поля, провести не менее пяти силовых линий для каждой пары электродов. Их нужно проводить плавными кривыми без резких перегибов, указывая их направление в сторону уменьшения потенциала. Учесть, что с поверхностью электродов силовые линии должны пересекаться под прямым углом.

14. Выбрать в области моделируемого поля наиболее близкой к однородной две соседние эквипотенциальные линии и оценить величину напряженности поля в любой точке между ними, воспользовавшись приближенным соотношением , где – разность потенциалов между соседними эквипотенциальными линиями, – кратчайшее расстояние между ними. Эта формула тем точнее в практических приложениях, чем меньше , а значит и . Это связано с тем, что , где – единичный вектор, перпендикулярный эквипотенциальной поверхности, проходящей через рассматриваемую точку. При этом необходимо учесть, что графическое изображение поля с помощью пантографа получено в масштабе 1:2.

2.2.2. Установка ЛКЭ-7

В другой модификации используется установка ЛКЭ-7, внешний вид которой показан на рис.2.3.

    Рис. 2.3. Лабораторный комплекс ЛКЭ-7

На каркасе установки закреплен приборный модуль с генератором 7 и мультиметром 8 и функциональный модуль с разборным конденсатором 5 и пантографом 2.

Пантографсодержит рейку 2.1, перемещаемую по оси с отсчетом координаты по линейке 2.2, и перемещаемую по рейке по оси каретку 2.3 с отсчетом координаты по линейке 2.4. Положение рейки фиксируется винтом 2.5. Каретка несет держатель щупа 2.6 и упругий кронштейн 2.7 с держателем фломастера (или карандаша) 2.8. В пазы каркаса модуля вставляется одна из плат 4. В отверстие держателя 2.6 вставлен подпружиненный щуп 3. Фломастер 11.1 слегка зажат в держателе 2.8 прижимным винтом. На верхнюю пластину конденсатора кладется лист миллиметровой бумаги. По углам лист накалывается на 4 шпильки, выступающие из пластины вверх.

При нажатии сверху щуп касается металлическим электродом электропроводной пленки, размещенной на плате. Подключенный к щупу вольтметр измеряет потенциал соответствующей точки пленки относительно одного из электродов. Найдя точку с нужным потенциалом, нажимают на упругий кронштейн 2.7, и фломастер фиксирует положение этой точки на бумаге.

ЛКЭ-7 укомплектован четырьмя платами для моделирования полей. Каждая плата имеет по два электрода, прижатых к проводящей пленке. Форма листа пленки для каждой платы различна. Это дает возможность изучать электростатические поля различной конфигурации. Электроды соединены с гнездами, расположенными на краю платы. На электроды подается напряжение от генератора 7, который содержит источники постоянного и переменного напряжения. В данной работе используется источник постоянного напряжения. Величину напряжения измеряют с помощью мультиметра 8. Блок питания установки (на рисунке не показан) включают в сетевую розетку напряжением . Кабель блока питания подключается через разъем 7.1 на боковой стенке генератора.

Электрическая схема установки представлена на рис. 2.4.

Дата добавления: 2015-05-06