И обработки результатов измерений

Порядок выполнения работы

1. Вставить в пазы каркаса одну из плат для моделирования полей (по указанию преподавателя или лаборанта), слегка прижать плату винтом, выступающим справа из борта каркаса.

2. Собрать схему согласно рис. 2.4.

3. Поместить лист миллиметровой бумаги на пластине конденсатора, наколов углы листа на шпильки.

4. Вставить щуп и фломастер в соответствующие держатели.

5. Касаясь электродов щупом, по вольтметру определить их потенциалы.

Рис. 2.4. Электрическая схема установки

6. Подвижную рейку, несущую щуп и фломастер, фиксировать винтом 2.5 при определенных значениях координаты с заданным шагом. Рекомендуется начинать со значения , соответствующего оси симметрии платы. 7. Для каждого значения , перемещая каретку по неподвижной рейке (изме-

няя координату ), найти точки, соответствующие заранее выбранным значениям потенциала электрического поля.

8. Для измерения потенциала нажать на щуп, добиваясь его контакта с электропроводной пленкой. Не рекомендуется перемещать щуп, прижатый к пленке. Это приведет к быстрому износу пленки.

9. Определив положение точки с нужным значением потенциала, отметить это положение на листе миллиметровки, нажав

на кронштейн с фломастером. Рекомендуемый по оси шаг , по оси шаг .

10. Соединяя точки с одинаковым значением потенциала, нарисовать эквипотенциальные линии, отмечая для каждой линии значение потенциала (показание вольтметра).

11. Построить силовые линии для заданной конфигурации электродов (для заданной платы). Их нужно проводить плавными кривыми без резких перегибов и обязательно указать их направление. Учесть, что с поверхностью электродов силовые линии должны пересекаться под прямым углом.

12. Построить график зависимости потенциала от расстояния между электродами. Значения потенциала выбрать для точек, лежащих на оси симметрии системы электродов. Начало отсчета совместить с поверхностью электрода с наибольшим потенциалом.

13. Пользуясь полученным графиком, рассчитать напряженность для различных значений координаты . Расчет провести следующим образом:

а) выбрать на графике значение и определить по графику соответствующее значение потенциала ;

б) выбрать значение , где – шаг изменения координаты должен быть не более . Определить по графику соответствующее значение потенциала ;

в) получить численное значение напряженности электростатического поля, воспользовавшись соотношением . Это значение следует отнести к середине выбранного интервала , т. е. к точке ;

г) аналогичные расчеты выполнить для других значений координаты , где , охватывая весь интервал расстояний между электродами;

д) результаты вычислений занести в табл. 2.1;

Таблица 2.1

е) построить график распределения напряженности электростатического поля вдоль оси симметрии электродов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение напряженности поля. Как направлен вектор напряженности в произвольной точке поля? Запишите формулу для напряженности поля точечного заряда. В каких единицах измеряется напряженность поля?

2. Дайте определение потенциала поля. Единицы измерения потенциала.

3. Запишите формулы связи напряженности и потенциала.

4. Дайте определение силовых линий и эквипотенциальных поверхностей. Докажите их взаимную ортогональность. Какую форму имеют силовые линии и эквипотенциальные поверхности а) поля точечного заряда; б) однородного поля? Могут ли силовые линии пересекаться?

5. Можно ли по картине силовых линий или эквипотенциальных поверхностей определить области высокой и низкой напряженности поля?

6. В чем заключается метод моделирования электростатического поля, используемый в данной работе?

Литература: [ 1, § 13.1 – 13.4; 2, § 78 – 85; 5, с. 11 – 20]

Дата добавления: 2015-05-06