ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ

В ванну, изготовленную из материала с хорошими электроизоляционными свойствами, помещают металлические электроды, поле между которыми исследуют. Ванна заполнена жидким электролитом, проводимость которого мала по сравнению с проводимостью металла.

На электроды подается напряжение с клемм понижающего трансформатора.

Рис. 3

С помощью внесенного в произвольную точку исследуемого поля зонда определяют значения разности потенциалов между и выбранной точкой поля (рис. 3).Затем, перемещая зонд, отыскивают совокупность точек поля с одинаковыми потенциалами.

Совокупность точек лежит на одной эквипотенциальной поверхности. Считая , показания вольтметра принимаем за значения потенциала исследуемой поверхности.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание 1.

1. Установить в электролитической ванне заданную систему электродов.

2. Включить установку, погреть вольтметр.

3. Измерить потенциалы в заданных полях вблизи электродов и . В каждом поле выбрать в интервале шесть равностоящих значений потенциала, равных , .

4. Найти для каждого значения семейство не менее восьми точек, лежащих на соответствующей эквипотенциальной поверхности.

Примечание: координаты точек поля наблюдать по координатной сетке, вмонтированной в дно ванны. Перенести в тетрадь координатную сетку. Поставить на ней все точки , которые для каждого значения соединить плавной линией.

5. Провести измерения для следующих полей:

а) поле двух разноименных точечных зарядов;

б) поле системы точечный заряд – заряженная плоскость;

в) поле плоского конденсатора.

6. По полученным эквипотенциальным поверхностям построить систему силовых линий электрического поля.

Задание 2.

1. Установить в зажимах ванны систему электродов, имитирующих поле цилиндрического конденсатора.

2. Снять зависимость потенциала от расстояния от оси электродов в точках = 2 см, 3 см, 4 см, 5 см, 6 см, 7 см, 8 см, 9 см, 10 см.

3. Результаты измерений занести в табл. 1.

Таблица 1

, см
, В

4. Построить график зависимостей ; .

5. Вывести теоретическую зависимость потенциала от расстояния для поля цилиндрического конденсатора. Для вывода воспользоваться теоремой Гаусса и связью напряженности и потенциала.

6. Сравнить результат экспериментального и теоретического исследования. Из проведенного сравнения сделать вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение понятия «электростатического поле».

2. Укажите основные характеристики электростатического поля.

3. Напишите выражение для нахождения напряженности и потенциала поля точечного заряда.

4. Что называют силовой линией электростатического поля?

5. Могут ли пересекаться силовые линии электростатического поля?

6. Сформулируйте теорему Гаусса в электростатике.

7. Как использовать теорему Гаусса для расчета полей:

а) плоского конденсатора?

б) цилиндрического конденсатора?

8. Какое поле называется однородным полем?

9. Как, зная зависимость , найти функцию ?

10. Как, зная функцию , найти зависимость ?

11. Докажите, что силовые линии электростатического поля перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.

12. Объясните необходимость применения в схеме измерений высокоомного вольтметра.

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Т. 2, гл.1.

2. Зисман Г.А., Тодес О.М. Т.2, §1-3, 5-8.