Описание лабораторной установки. Установка представляет собой прямоугольную ванну с электролитом, в которую погружены два электрода



Установка представляет собой прямоугольную ванну с электролитом, в которую погружены два электрода. Электроды присоединены к источнику постоянного низковольтного напряжения. Один из электродов через вольтметр связан с подвижным зондом (курсор). Вольтметр показывает напряжение между отрицательно заряженным электродом и точкой в ванне, в которую помещен зонд.

В работе требуется получить графическое изображение электрического поля двух тонких колец (вариант 1) или плоскости и заряда (вариант 2), необходимо нарисовать эквипотенциальные поверхности и силовые линии. Рассчитать значения напряженности в некоторых точках поля.

Порядок выполнения работы

1. Получите у преподавателя задание на исследование электрического поля (вар. 1 или вариант 2).

2. Приготовьте таблицы 1 и 2 для записи результатов измерений:

Таблица1

φ, В

3

4,3

5

5,7

7

x y x y x y x y x y
1                    
2                    
3                    
4   8   8   8   8   8
5                    
6                    
7                    

 

3. Начертите заготовку для рисунка поля на листе в клеточку или миллиметровой бумаге в виде прямоугольника с размерами: по вертикали у=16 делений и по горизонтали х=20 делений, нанесите координатную сетку, изобразите электроды. В первом варианте электроды представляют собой два тонких кольца радиусом 1 см, во втором - отрицательно заряженная плоскость и положительно заряженное тонкое кольцо радиусом 1 см (см. рис.3).

4. Включите компьютер, на рабочем столе найдите ярлык для запуска программы, запустите программу. Откроется окно с изображением электролитической ванны в виде координатной сетки и электродов (рис.3).

5. Установите отметку в кружке вариант 1 или вариант 2 в соответствии с вашим заданием. Появятся изображения 2х электродов (синий и красный кружки) или плоскости и кружка.

6. Мышью установите курсор на горизонтальной линии у=8 и двигаясь влево или вправо найдите точку со значением потенциала 1В. После щелчка левой кнопкой мыши ее координаты запишутся в таблицу (см.рис. 3). Передвигая курсор по сетке выше и ниже линии у=8, найдите ещё по три точки со значениями потенциала 1В, перепишите значения их координат с экрана в таблицу отчета. Проставьте точки на заготовке рисунка поля, соедините их гладкой линией – получилось изображение эквипотенциальной линии поля с потенциалом 1В (учтите, что эквипотенциальные линии должны начинаться и заканчиваться вблизи краев ванны, поэтому продолжите линию до края чертежа).

7.  Повторите все действия п.7 для других значений потенциала из таблицы 1.

 

Рис.3

 

 

Дополнительные задания

1.Нарисовать силовые линии исследованного электрического поля. На чертеже с изображением эквипотенциальных линий постройте по 5 силовых линий. Помните, что силовые линии начинаются и заканчиваются на заряженных телах и перпендикулярны эквипотенциальным линиям. Укажите направления силовых линий (для примера см. рис. 1).

1. Рассчитать величины напряженности в точках с координатами (4,8), (10,8) и (14,8) по формуле (11). Вернитесь к компьютерной модели поля. Для определения величины напряженности в точке (4,8) необходимо измерить значения потенциалов в точках с координатами (4,5;8) и (3,5;8). Разность потенциалов этих точек даст нам значение Δφ, а разность координат равна Δх=(4,5-3,5)·10-2 м (координаты точек переведите в метры). Если вы не попали точно в точки 3,5 и 4,5 см, возьмите значения координат и потенциалов точек в которые вы попали вблизи точки с координатой х = 4 см. 

Рассчитайте напряженность по формуле:                               .

Повторите измерения для других двух точек поля, перепишите результаты в таблицу 2. Сравните напряженность поля в этих точках.

                                                                  Таблица 2

Точка (4,8)

Точка (10,8)

Точка (14,8)

х1=4,5 φ1= х1=10,5 φ1= х1=14,5 φ1=
х2=3,5 φ2= х2=9,5 φ2= х2=13,5 φ2=

Е=

Е=

Е=

Контрольные вопросы

1. Дайте определение электростатического поля и его характеристик – напряженности и потенциала. Взаимосвязь между напряженностью и потенциалом?

2. Дайте определение эквипотенциальной поверхности, чему равна работа поля при перемещении заряда вдоль ЭПП? Могут ли пересекаться эквипотенциальные линии? Почему?

3. Дайте определение линии напряженности поля. Как располагаются линии напряженности относительно эквипотенциальных поверхностей? Как густота линий характеризует величины напряженности? Могут ли пересекаться линии вектора напряженности электрического поля?

2. С какой силой электрическое поле действует на заряд?

3. Как рассчитать работу по перемещению заряда между двумя точками поля?

6. Какое ускорение приобретает электрон, двигаясь по эквипотенциальной линии?


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 314;