Эксперимент 2 « Исследование поля диполя.»

1. Расположите заряд под зарядом   на расстоянии  и установите его значение равным , но с противоположным знаком. Получилась система, называемая диполем, электрический момент которого вертикален.

2. Перемещая заряд по оси диполя и фиксируя расстояния, данные в таблице, занесите в таблицу значения F  и Е.

Значение Е рассчитывается по формуле: ,

3. Повторите измерения для трех других значений зарядов (значения из 1 эксперимента), записывая данные в таблицу.

 

	20	30	40	50	60	70	80	90	100
,
,
,
,

4. Постройте график зависимости напряженности ЭП на оси диполя от куба обратного расстояния ( ).

 

 

5. По тангенсу угла наклона графика для второго чертежа рассчитайте значение , используя формулу:  , где . Плечо диполя .

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Найдите  среднее значение электрической постоянной:

 

 

 

1. Сделайте выводы, сравнив табличное значение электрической постоянной с полученными значениями. Проанализируйте графики.

 

Выводы:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Вопросы и задания для самоконтроля:

1. Дайте определение электрического поля.

2. Что может быть источником электростатического поля?

3. Какой заряд называется точечным?

4. Назовите основные свойства зарядов.

5. Запишите закон Кулона для взаимодействия точечных зарядов в вакууме и в среде.

6. Что называется силовой линией ЭП?

7. Что называется напряженностью ЭП? Как она определяется?

8. В чем заключается принцип суперпозиции электрических полей?

9. Запишите теорему о циркуляции ЭП в вакууме. В чем ее смысл?

10. Что называется электрическим диполем?

11. Запишите формулу электрического момента диполя.

12.   Чему равно значение электрической постоянной?

 

Лабораторная работа № 2

Теорема Гаусса для расчета электрического поля в вакууме.

Цель работы:

· Знакомство с графическим моделированием электростатических полей

· Экспериментальная проверка теоремы Гаусса

· Экспериментальное определение величины электрической постоянной

Краткая теория:

Поверхностная плотность заряда- это средний заряд, приходящийся на единицу площади поверхности:

Объемная плотность заряда – это средний заряд, приходящийся на единицу объема тела:

Линейная плотность заряда- это средний заряд, приходящийся на единицу длины тела:

      Теорема Гаусса является следствием закона Кулона и принципа суперпозиции.

 Линии напряженности уединенного точечного заряда представляют собой радиально расположенные симметричные прямые. Можно провести любое число N таких линий. Тогда густота линий на расстоянии r от заряда, т.е. число линий, пересекающих единицу поверхности сферы радиуса r, равна .Сравнивая с выражением для напряженности поля точечного заряда , видим, что густота линий и напряженность пропорциональны. Мы можем сделать их численно равными, надлежащим образом выбрав полное число силовых линий N. =  Таким образом, поверхность сферы любого радиуса, охватывающего заряд, пересекают         линий напряженности. Так как линии непрерывны, то столько же линий выходит наружу из любой замкнутой поверхности, охватывающей заряд.

В данной работе предполагается что на каждую силовую линию приходится 1.88 потока ЭП.

 

    Напряженность ЭП, созданного зарядами, равномерно распределенными по симметричным телам (плоскость, шар, сфера и пр.), удобно вычислять, используя теорему Гаусса: поток вектора напряженности электрического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен отношению алгебраической суммы зарядов, находящихся внутри этой поверхности, к электрической постоянной.

 

Порядок выполнения работы:

Эксперимент1. Исследовать пространственное распределение переменного заряда внутри замкнутой поверхности.

1. Откройте в разделе «Электричество и магнетизм» программу « Электрическое поле точечных зарядов».

 

 

 

2. Установите значение заряда =____________мкКл и расстояние между зарядами м для вашей бригады.

3. Установите значение заряда Кл и подсчитайте число силовых линий Ф, пересекающих границы замкнутого контура, которым является рамка окна опыта. Занесите данные в таблицу.

4. Последовательно меняя значения заряда  согласно данным таблицы, заполните таблицу. Внесите в таблицу значения разности между потоками и .

 

 

мкКл

мкКл

2 мкКл

3 мкКл

4 мкКл

5 мкКл

 

 

5. Постройте по данным таблицы график зависимости потока вектора напряженности Ф от величины заряда .

 

 

6.Определите электрическую постоянную, используя формулу =   

 

                                                                           

8.Сравните ее с табличным значением

9. Сделайте вывод по графику и экспериментально полученному значению электрической постоянной

 

Выводы:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Эксперимент 2..Исследовать переменное пространственное распределение постоянного заряда внутри замкнутой поверхности.

 

1. Установите значения мкКл и мкКл.

2. Устанавливая расстояния между зарядами, указанные в таблице, подсчитайте число линий, соответствующих потоку ,  и .

3. Последовательно увеличивая расстояние между зарядами с шагом 0,5 м, заполните таблицу.

 

 

d=2м

d=2,5м

d=3м

d=3,5м

d=4м

d=4,5м

d=5м

 

4. По данным таблицы постройте график зависимости потока вектора напряженности Ф от расстояния между зарядами.

 

5. По построенному графику сделайте вывод.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называется напряженностью ЭП?

2. Как определяется направление вектора напряженности ЭП?

3. Какая линия называется эквипотенциальной?

4. Что называется потенциалом ЭП?

5. Какая формула определяет значение потенциала ЭП?

6. От чего зависит густота и силовых линий?

7. В чем заключается теорема Гаусса для ЭП в вакууме?

8. Запишите формулу связи напряженности и потенциала ЭП через градиент.

9. Вывести, используя теорему Гаусса, формулу напряженности бесконечной равномерно заряженной плоскости.

Лабораторная работа № 3.

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 541; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!