Порядок виконання роботи

1. Закрити трубку Б (див. рис. 1) і повільно нагнітати повітря в балон, доки різниця рівнів рідини в манометрі не стане рівною 20-30 см.

2. Виміряти значення різниці рівнів рідини H в манометрі.

3. Відкрити трубку Б, випустити з балона надлишок повітря і знову закрити. Проміжок часу з моменту відкриття до моменту закриття дорівнює 1-2 с.

4. При закритій трубці Б чекати 2-3 хв. і виміряти нове значення різниці рівнів рідини h у манометрі.

Якщо різниця рівнів рідини в манометрі при вимірах постійно зменшується, то потрібно вжити заходів для забезпечення герметичності системи. Простіше - закрити (перетиснути) трубку А, щоб запобігти проходженню повітря через клапан насосу.

5. Експеримент повторити 5 разів, зберігаючи одне й те саме значення H та вимірюючи кожен раз значення h.

Результати вимірів занести до таблиці 1.

Таблиця 1

Результати вимірювань та вихідні дані для розрахунків

H = .....

Номер досліду	hi, см
1	...
2	...
3	...
4	…
5	...
	...

Обчислення середніх значень

1. Обчислити середнє значення <h>, результат внести до табл. 1.

2. За результатами вимірювання H та середнім значенням <h> визначити експериментальне значення величини <>.

3. Вважаючи повітря двоатомним газом, прийняти i = 5. Обчислити теоретичне значення величини .

4. Записати результат вимірювання  та зробити висновок про його відповідність теоретичному значенню.

Питання для самоперевірки

1. Який газ називається ідеальним ?

2. Що таке рівняння стану і який вигляд воно має для ідеального газу ?

3. Сформулювати перший закон термодинаміки.

4. Що називають кількістю степенів вільності молекули ?

5. Скільки степенів вільності використовують для характеристики повітря ? Відповідь пояснити.

6. Який процес називають адіабатичним ?

7. Дати визначення питомій та молярній теплоємності. Пояснити зв’язок між ними.

8. Чому необхідно зачекати декілька хвилин після накачування повітря в балон і після випускання його надлишку з балону ?

9. Чому поступово зростає тиск в закритому балоні після того, як надлишок повітря з нього було випущено ?

10. Як для газу можна теоретично розрахувати показник адіабати γ ?

Лабораторна робота № 4 Дослідження електростатичного поля

Мета роботи: експериментально дослідити конфігурацію електростатичного поля між металевими електродами.

Прилади та обладнання: джерело постійної напруги, пластина з електродами, вольтметр, гальванометр, потенціометр, металевий зонд, перемикач, з’єднувальні провідники, папір.

Теоретичні відомості

Нерухомий заряд створює в навколишньому просторі електростатичне поле, яке проявляється за силовою дією на вміщений у будь-яку точку поля інший заряд.

Електростатичне поле має дві характеристики - силову та енергетичну. Кількісна силова характеристика називається напруженістю . Ця величина векторна і в даній точці поля чисельно дорівнює силі , яка діє з боку поля на одиничний позитивний заряд q₀, внесений в дану точку поля:

. (1)

Електростатичне поле зручно зображувати у вигляді силових ліній. Густина силових ліній характеризує числове значення напруженості, а дотичні до них у кожній точці збігаються з напрямком вектора напруженості.

Силові лінії починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних, вони ніде не перетинаються, тому що в кожній точці поля вектор має лише один напрямок.

Енергетичною характеристикою електростатичного поля є потенціал. Ця величина чисельно дорівнює роботі A, яку виконують сили поля при переміщенні одиничного позитивного точкового заряду з даної точки поля в нескінченість:

. (2)

Різниця потенціалів (напруга) між двома точками поля визначається роботою по переміщенню одиничного позитивного точкового заряду з однієї точки простору в іншу:

. (3)

Геометричне місце точок з однаковим потенціалом називається еквіпотенціальною поверхнею. Лінії напруженості в кожній точці ортогональні до еквіпотенціальних поверхонь. Дійсно, при переміщенні заряду вздовж еквіпотенціальної поверхні робота, яка згідно (3) визначає різницю потенціалів двох точок поля, дорівнює нулю (потенціал не змінюється). З іншого боку за визначенням A = F^.l^.cos = 0. Тут переміщення l відбувається вздовж еквіпотенціальної поверхні, а сила спрямована вздовж силової лінії. Обидві ці величини не дорівнюють нулю, таким чином, cos  = 0 і відповідно  = 90⁰.

Зв'язок між напруженістю поля та потенціалом виражається співвідношенням: , де - градієнт, що пов’язує скалярну величину (потенціал) з векторною величиною (напруженістю електричного поля). Знак "-" вказує на те, що вектор напруженості поля спрямований в бік зменшення потенціалу.

На рис.1 зображений переріз картини розподілу еквіпотенціальних поверхонь і силових ліній площиною рисунка для електростатичного поля двох протилежно заряджених кульок. У цьому випадку за напрямок зміни потенціалу вибираємо напрямок силової лінії, тому .

Рис. 1.