Исследование распределения постоянного тока

В плоском проводящем листе

1. Цель работы: Определение сопротивления полупроводящей бумаги по картине поля, полученной путем экспериментального нанесения линий равного потенциала, а затем линий электрического тока.

 

2. Порядок выполнения работы:

1. Собрать схему (рисунок 3)

2. С помощью потенциометра установить симметричность плеч двухполярного блока питания (БП) т.е. U1=U2

Рисунок 3

3. Нанести через равные промежутки (Dj=const) линии равного потенциала

4. Вычислить сопротивление листа по закону Ома

 

r_л=U/I,

 

где U=U1+U2

5. Установить вместо листа прямоугольную полоску из того же материала

6. Измерить величину одного квадрата

 

r’=U/(IK)

 

где К – число квадратов полоски.

 

3. Обработка результатов эксперимента:

1. Перенесенные на кальку или лист бумаги линии равного потенциала дополнить линиями тока с соблюдением следующих условий:

а) линии тока должны быть перпендикулярны линиям равного потенциала;

б) ячейки сетки, образуемой линиями тока и равного потенциала, должны представлять собой криволинейные квадраты, для чего линии тока необходимо проводить через такие интервалы, чтобы средняя ширина ячейки в направлении линии равного потенциала и средняя длина в направлении линий тока были одинаковы:

 

Dm = Dn

 

2. Используя полученную картину поля, представляющую совокупность линий равного потенциала и линий тока, определить графическим способом сопротивление листа:

r_a=r’(m/n),

где m – число интервалов равного потенциала;

n – число интервалов между линиями тока.

 

3. Определить удельную проводимость материала. В средней части полоски на достаточном удалении от мест подвода и отвода тока линии тока будут параллельны ее краям,  а линии равного потенциала – перпендикулярны. Следовательно, графически можно получить трубку тока, разбитую по длине на равные квадраты. Так как длина и ширина квадрата одинаковы, то

r’ = 1/(gB),

где g - удельная проводимость материала;

B – толщина полоски.

Из этой формулы можно определить удельную проводимость материала листа.

 

g = 1/(r’b)

 

 

4. Контрольные вопросы:

1. Написать законы Ома, Кирхгофа и Джоуля - Ленца для электрического поля постоянного тока.

2. Какими соотношениями определяется аналогия между электростатическим полем в диэлектрике и электрическим полем постоянного тока в проводящей среде?

3. Какими соотношениями определяются граничные условия в электрическом поле постоянного тока?

 

Лабораторная работа № 3.

Определение коэффициентов электростатической индукции, частичных ёмкостей и потенциальных коэффициентов

1. Цель работы. Опытное определение коэффициентов электростатической индукции, частных емкостей и потенциальных коэффициентов четырехжильного кабеля с целью проверки существующей между ними связи. Потенциал оболочки кабеля при исследовании условно принимается равным 0, поэтому потенциалы U1, U2, U3,U4, жил кабеля будут равны напряжениям между жилами и оболочкой.