Методика измерений

В случае стационарного электрического поля потенциал внутри однородного проводника удовлетворяет тому же дефференциальному уравнению, что и в электростатике. Покажем это.

Напряженность электрического поля в проводнике с постоянным током удовлетворяет условию

На поверхности раздела двух проводников также не возникает вихрей:

Откуда следует что:

Нормальная составляющая и на границе раздела испытывает скачок:

Дивергенция от плотности тока на границе раздела двух однородных сред с удельными проводимостями и так же должна быть равна нулю, потому что число зарядов, входящих с одно стороны должно быть равно числу зарядов, выходящих с другой.

Или

Из этого соотношения следует, что излом линий тока на поверхности раздела двух проводников будет удовлетворять соотношениям, аналогичным для силовых линий и:

Следовательно:

Т.е. мы показали, что для стационарного поля внутри однородного проводника выполняется то же уравнение Лапласса, что и в электростатике.

На основе этого построен метод для экспериментального получения картины электростатического поля вокруг заряженных тел сложной или производной формы. Для этого необходимо взять металлическую модель тела, поместить её в раствор электролита и подать соответствующие потенциалы. В исследуемую точку вводится зонд (дополнительный электрод) устроенный таким образом, чтобы его присутствие влияло бы на распределение поля, исследуемого объекта. При этом обеспечиваются условия, при которых зонд принимал бы значение потенциала в данной точке.

Измерения потенциала осуществляется вольтметрами с очень большим входным сопротивлением - электродами.

Электрические измерения достаточно сложны. Проводятся они в комнатах, защищённых от электрических полей, экраном с хорошим заземлением (клетке Фарадея) или в металлических заземлённых коробках, если объект небольших габаритов.

В связи с этим был разработан метод изучения электростатических поле в проводящих средах, по которым проводится электрический ток. При этом в качестве зондов можно использовать металлические электроды. Зонды подключаются не к электрометру, а к токоизмерительной аппаратуре. Входное сопротивление вольтметра при этом должно превышать всего лишь сопротивление среду между зондом и общей точкой (обычно на 1 – 2 порядка). В качестве среды может быть использована ванна с электролитом.

В качестве электролита подходят протолитические электролиты (вода, спирт) и апротонные, с растворёнными слоями. Для плоских структур может быть использована увлажнённая бумага, как в нашем случае, или органические плёнки с невысокой проводимостью.

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ:

Схема лабораторной установки показана на рис.2. Электроды заданной конфигурации (рис.3) и вырезанные из фольги установлены на две кюветы, выполненной из органического стекла. На электроды устанавливается лист миллиметровой бумаги, который увлажняется для улучшения проводимости.

Разность потенциалов на электроды подаётся источником постоянного напряжения и вольтметр устанавливается между одним из электродов и щупом, разность потенциалов с одинаковым шагом (2 В). Гальванометром контролируется нулевой ток между двумя точками эквипотенциальной линии