Вопросы допуска
Какое поле называют электростатическим? Его характеристики.
Полевая форма закона Ньютона.
Что называют напряженностью поля в данной точке, потенциалом? Какова связь между напряженностью и потенциалом? Смысл gradφ?
Что такое эквипотенциальная поверхность (линия)?
Как описать электростатическое поле с помощью силовых линий?
Как построить gradφ и вектор Е для данной точки поля?
Экспериментальная часть
Приборы и оборудование
Планшет, покрытый электропроводящей бумагой, на которую нанесена миллиметровая сетка
Делитель напряжения
Гальванометр
Источник питания ВС-24
Схема исследования и порядок выполнения работы
Экспериментальная установка состоит из 2-х частей.
Электрическая часть – измерительного прибора (гальванометра), источника тока ВС-24, ступенчатого делителя напряжения (реостата R), зонда Z. Делитель напряжения делит напряжение на 15 частей.
Планшет, на котором помещена проводящая бумага с масштабной сеткой; два электрода (плоские, цилиндрические).
Ход работы
Собрать схему по рис. 3.3.
Ручку делителя установить в положение «0».
С разрешения лаборанта или преподавателя включить прибор.
Рис. 3.3
Зонд ставится перпендикулярно поверхности планшета у левого (по схеме) электрода. При соприкосновении зонда с электродом гальванометр должен показывать «0». На листе мл-бумаги, равном по размерам поверхности планшета, зарисовать положение этого электрода.
Делитель напряжения устанавливается в положение 1, ищутся зондом несколько точек в пределах планшета, где показания гальванометра равны «0». Очевидно, если ток через гальванометр равен «0», то зонд имеет потенциал равный потенциалу движка делителя.
Значение потенциала поля в этих точках равны потенциалу движка делителя. Все эти точки отмечаются на том же листе бумаги, и проводится эквипотенциальная линия.
Делитель устанавливается в положение 2, и проводятся те же операции, что и в п.5. Идентично проводятся измерения при положениях делителя 3, 4, 5….14.
Делитель переводится в положение 15 и при соприкосновении зонда с правым электродом гальванометр должен показать «0». Зарисовать положение этого электрода.
Несколько замечаний относительно процесса измерений.
Зонд должен быть перпендикулярен поверхности планшета.
Если электроды и планшет образуют картину, имеющую зеркальную симметрию, то эквипотенциальные точки следует искать только по одну сторону от линии симметрии. По другую сторону от этой линии точки строятся по закону зеркальной симметрии.
Задание 1
Исследовать поле плоского конденсатора: построить эквипотенциальные линии, указав соответствующие значения потенциала. Изобразить силовые линии. По этим кривым найти распределение градиента потенциала вдоль оси симметрии. Определить траекторию движения заряженной частицы через данную точку и построить вектор силы в этой точке. Вычислить работу, совершаемую силами при перемещении заряженной частицы между указанными точками. Задания получить у преподавателя.
Задание 2
Исследовать электростатическое поле цилиндрического конденсатора. Обработка результатов измерений такая же, как и в первом задании.