Обработка результатов измерений

МОДЕЛИРОВАНИЕ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Выполнил(а):

студент группы ____________________

___________________________________

Проверил(а):

___________________________________

Дата: ______________

Лабораторная работа № 3-21

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Цель работы: ознакомиться с моделированием электростатического поля методом электролитической ванны; графически изобразить электростатическое поле между двумя параллельными пластинами.

Приборы и принадлежности: генератор многофункциональный АНР-1002, вольтметр переменного тока, ванна с электродами и гибкие соединительные провода.

Краткая теория

Основные величины, характеризующие электростатическое поле, это напряженность и потенциал этого поля.

Напряжённостью электростатического поля в данной точке называется ……………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………..

Потенциалом электростатического поля в данной точке называется …..

……………………………………………………………………………………..

Связь между напряженностью и потенциалом поля выражается формулой:

(1)

Знак «минус» в этой формуле означает, что вектор напряженности направлен………………………………………………………………………….

Однородным называется поле ……………………………………………

……………………………………………………………………………………

Для однородного поля связь модуля напряженности с разностью потенциалов выражается формулой:

(2)

Графически электростатическое поле можно изображать с помощью силовых и эквипотенциальных линий.

Силовой линией называется …………………………………………………

……………………………………………………………………………………….

Эквипотенциальной линией называется …………………………………….

……………………………………………………………………………………….

Силовые и эквипотенциальные линии расположены ………………………

…………………………………………………

При помещении в электростатическое поле проводящего тела в теле происходит явление электростатической индукции, заключающееся в том, что …………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………….

При этом напряженность поля внутри тела равна ………………., а потенциал тела во всех точках ………………………………………

В данной лабораторной работе изучаемое электростатическое поле моделируется (заменяется) полем………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………….,

которое создается в электролитической ванне, заполненной слабопроводящей средой (водопроводной водой). При этом распределение потенциалов в электролитической ванне будет точно таким же, как в моделируемом электростатическом поле.

Определив при помощи вольтметра потенциалы в различных точках ванны, можно получить эквипотенциальные линии изучаемого поля, а по ним построить и силовые линии этого поля.

Экспериментальная часть

Рабочая схема

В соответствии с методическими указаниями необходимо: 1) получить 5 эквипотенциальных линий с определенным шагом (разностью потенциалов) в ванне между двумя плоскими электродами; 2) положить в ванну дополнительное проводящее тело и снова найти эквипотенциальные линии с теми же значениями потенциалов, что и в первом случае.

Каждую картину эквипотенциальных линий необходимо зарисовать на отдельном листе с координатной сеткой, прилагающемся к данному отчету, с указанием величин потенциалов линий и потенциала проводящего тела.

Обработка результатов измерений

Для каждой из двух полученных картин эквипотенциальных линий построить силовые линии поля и указать их направление. Определить и обозначить знаки свободных зарядов на электродах. При этом использовать правила: 1) силовые линии перпендикулярны эквипотенциальным; 2) силовые линии направлены в сторону убывания потенциала; 3) силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

Для первой картины поля вычислить напряжённость однородного электростатического поля по формуле (2) вдоль центральной силовой линии, измеряя расстояние между двумя соседними эквипотенциальными линиями:

Е₁= Е₂ = Е₃ = Е₄ =

Вычислить среднее значение напряженности поля <E> =

Для второй картины поля дополнительно указать знаки зарядов на поверхности проводящего тела и величину напряженности поля внутри него.

Выводы

1. Для исследования электростатического поля применен метод…………………………………., заключающийся в том, что ……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………….

2. В первой части работы экспериментально найдены 5………………………..

………………………………...с шагом……….В.

3. Построены ……………….линии, которые…………………… к эквипотенциальным линиям и направлены в сторону……………………………………..

4. Вычислена напряжённость поля на четырех участках центральной силовой линии и найдено ее среднее значение <E>= .

5. Исследуемое поле является ……………………….., так как …………………

……………………………………………………………………………………….

6. Во второй части работы в ванну поместили проводящее тело и экспериментально получили 5 ……………………………линий с теми же значениями

……………………………………………………………………………………….

Получили, что эквипотенциальные линии………………………………………..

проводящее тело.

7. Провели ………………линии поля. Получили, что они прерываются на поверхности проводящего тела, так как на нем появляются ……………………… заряды, при этом напряжённость поля внутри проводящего тела равна…………… вследствие явления ……………………………….

……………………………………………

8. Все точки на поверхности проводящего тела и внутри него имеют равный………………… Область проводящего тела является ………………….. …………….областью, поэтому силовые линии внешнего поля входят и выходят из него………………………………его поверхности.