Картины силовых линий электрических полей

Электрическое поле (электростатика)

Цель работы:

1. Познакомиться с содержанием и методикой проведения демонстраций по теме «Электростатика».

2. Освоить основное оборудование, с которым проводится эксперимент по данной теме.

3. Познакомиться с различными приемами постановки одного и того же опыта.

Основное оборудование:

· электрофорная машина;

· электроскопы;

· набор приборов по электростатике;

· конденсатор разборный;

· батарея конденсаторов демонстрационная.

При подготовке к работе следует:

1. Познакомиться по программе средней школы и по учебникам «Физика - 10» с основными вопросами данной темы, обратив особое внимание на введение следующих понятий:

а) электрический заряд;

б) электрическое поле;

в) напряженность электрического поля;

г) потенциал и разность потенциалов.

2. Познакомиться по программе с обязательными демонстрациями по данной теме.

3. Изучить оборудование, используемое при постановке демонстрационных опытов по данной теме:

а) электрометр;

б) электрофорная машина.

4. Изучить особенности опытов по электростатике.

5. Познакомиться с методическими рекомендациями по изучению данной темы.

6. Познакомиться с содержанием практической части работы, обратив особое внимание на методические задания.

Практическая часть

Картины силовых линий электрических полей

1. Демонстрация спектра электрического поля

Для данного опыта используют прибор для демонстрации спектров электрического поля (ПДС). С помощью этого прибора можно показать распределение силовых линий электрических полей, возникающих около уединенных заряженных электродов и между электродами различной формы, экранирующее действие проводников.

Прибор состоит из корпуса 1 с двумя универсальными клеммами 2 и соединенными с ними контактными пластинами 3, прозрачной ванны 4, металлического экранирующего кольца 5 (большого), контактной скобы 6, при помощи которой экранирующее кольцо можно соединить с одной из клемм.

К прибору прилагается три металлических электрода. На одном конце электродов 7 и 8 имеется точечный проводник. У электрода 8 вместо пластинки на втором конце – фигурный проводник. Кроме того, прилагается малое металлическое кольцо 9 и пластмассовая крышка для ванны. 10

Ход опыта:

а) В ванну налить касторовое масло со взвешенным в нем частичками манной крупы. Масло перемешивают так, чтобы частички крупы равномерно распределились по всей ванне.

б) Установить соответствующие электроды таким образом, чтобы один конец электрода лежал на контактной шине возле клеммы.

в) Прибор поставить на оправу конденсора проекционного аппарата или в окно кодоскопа.

г) К клеммам подвести высокое напряжение 5-10 кВ от электрофорной машины или высоковольтного преобразователя напряжения. Через несколько секунд получают спектр соответствующего поля.

2. Демонстрация спектров электрического поля при экранирующем действии проводников

а) Подготавливают прибор для демонстрации поля между двумя разноименно заряженными пластинками. Пластинки раздвигают так, чтобы между ними можно было поместить кольцевой проводник. При этом между кольцом и пластинами должны быть зазоры в 3-4 мм. Кольцо погружают в ванну так, чтобы внутри кольца было достаточное для наблюдения количество частичек. После этого на электроды подают напряжение и наблюдают формирование спектра. Убеждаются, что внутри кольца частички остаются неподвижными и сохраняют неупорядоченное расположение.

б) Чтобы продемонстрировать отсутствие поля внутри уединенного заряженного проводника, в ванну погружают фигурный электрод. При этом свободную контактную шину соединяют с большим экранирующим кольцом. На клеммы подают высокое напряжение и наблюдают образование спектра электрического поля.