Лабораторная работа 1
ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1) Исследовать электростатическое поле
2) Графически изобразить сечение эквипотенциальных поверхностей и силовые линии для двух конфигураций поля.
3) Оценить величину напряженности электрического поля в трех точках
4) Определить направление силовых линий
2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
Любое заряженное тело создает в пространстве вокруг себя электрическое поле и может взаимодействовать с внешним электромагнитным полем. Основное свойство электрического поля, отличающее его от других полей: оно действует на помещенные в него электрические заряды с силой, пропорциональной величине заряда и не зависящей от скорости движения заряда. Поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим. Знание характеристик электрического поля требуется при работе с линиями связи, антеннами, резонаторами, полупроводниковыми приборами и другими устройствами.
Величину взаимодействия между зарядами определяет Закон Кулона, являющийся основополагающим для всей науки об электричестве, который был установлен еще в 1780 г.:
В работе требуется получить графическое изображение электростатического поля при двух различных вариантах расположения электродов. Для создания отчета необходимо скопировать координатную сетку с изображенными на ней электродами. При этом можно копировать с экрана, или нарисовать сетку и электроды, используя стандартный графический редактор, или просто на тетрадном листе начертите сечение ванны и нанесите на него координатную сетку, укажите расположение электродов. Размер ванночки, форму и размер электродов предпочтительно рисовать в масштабе 1:1. Затем, после выполнения указанных ниже операций, нанесите на этот лист сечения эквипотенциальных поверхностей и силовые линии поля.
или напишите нам прямо сейчас
5.1 Выберите 1 вариант расположения электродов.
5.2 Установите курсор в некоторую точку ванны — вольтметр должен показать напряжение между отрицательным электродом и данной точкой. Принимая потенциал этого электрода за нуль, с помощью вольтметра определите потенциал данной точки.
5.3 Перемещая зонд по дну ванны, найдите точку с потенциалом 2 В ( точность измерений должна быть не хуже ±0,02В). Щелкните левой кнопкой мыши. При этом в таблице отобразится потенциал и координаты данной точки.
5.4 Затем перемещая зонд на небольшое, порядка 1 см, расстояние, найдите соседнюю точку с таким же потенциалом и так далее.
5.5 Потенциалы и координаты найденных точек отобразите в таблице экспериментальных результатов. Минимальное количество точек для одной линии: 5.
Таблица 1 результаты эксперимента для варианта 1
5.6 Определенные таким образом точки перенесите на приготовленный лист, соедините точки плавными линиями и подпишите значения потенциала. Эквипотенциальные линии должны начинаться и кончаться у краев ванны.
5.7 Аналогичные измерения проделайте для потенциалов 3,4,5,6,7 и 8 В. Таким образом, Вы должны получить 7 эквипотенциальных линий.
5.8 Выберите 2 вариант расположения электродов. Повторите действия с п.5.2 по п.5.7
5.9 На листах с изображением эквипотенциальных линий нанесите силовые линии поля с учетом масштаба. При изображении силовых линий обязательно руководствуйтесь свойствами силовых линий (стр. 7 теоретического введения). В каждом вариант расположения электродов должно быть как минимум 5 силовых линий. Чертежи вставьте в отчет.
5.10 Оцените в заданных точках с помощью формулы (14) величину напряженности электрического поля. Поскольку координатная ось ОХ расположена слева направо, то потенциалом φ2 будет обладать линия, расположенная правее данной точки, а потенциалом φ1 будет обладать линия, расположенная левее. Знак получившейся проекции будет указывать на направление силовой линии относительно оси ОХ. Укажите полярность электродов, помня, что потенциал отрицательно заряженного электрода принимается равным нулю.
Номер варианта по последней цифре пароля (если цифра ноль, то вариант 10).
Таблица 2 Координаты точек для расчета напряженности поля.
или напишите нам прямо сейчас
