Опис методу

Можна показати, що розподіл поля в непровідному середовищі (вакуум чи повітря) зберігається, якщо положення електродів не змінювати і простір між ними заповнити електролітом. Але дослідження електростатичного поля та його характеристик у провідному середовищі значно простіше, ніж у непровідному. В цьому випадку достатньо виміряти електричні потенціали точок поля, користуючись методом зонда (металевого щупа). Змінюючи потенціал на зонді, можна домогтись того, що сила струму через зонд буде дорівнювати нулю. Це відбувається тоді, коли потенціал в досліджуваній точці поля дорівнює потенціалу на зонді.

У цій роботі досліджується конфігурація електростатичного поля між двома плоскими електродами. В якості електроліту використовується зволожений папір.

Електрична схема установки для проведення експерименту показана на рис. 2. Плоска прямокутна пластина з діелектрика є основною в установці. На ній розміщують вологий аркуш паперу і щільно його притискають до електродів.

Від джерела постійного струму на електроди пластини безпосередньо або через потенціометр подають напругу. При цьому між електродами виникає постійне електричне поле з відповідним розподілом потенціалу, який вимірюють методом зонда. Із схеми видно, що металевий зонд з'єднаний через гальванометр з середньою точкою потенціометра. Такий самий потенціал можна знайти на папері між електродами. Переміщуючи вздовж пластини металевий зонд, знаходять таке його положення, при якому гальванометр покаже нуль. Тоді потенціал у даній точці пластини дорівнює потенціалу, що його показує вольтметр, тобто відповідна різниця потенціалів дорівнює нулю, і струм через гальванометр не протікає. Повторюючи цю операцію при інших положеннях рухомого контакту реостата, що відповідають різним потенціалам на зонді, можна визначити потенціали всіх точок на зволоженому папері.

Порядок виконання роботи.

1. Зібрати електричну схему (рис. 2), покласти вологий папір на пластину.

2. За допомогою потенціометра, контролюючи напругу вольтметром, подати на зонд напругу 1 В. За допомогою зонда знайти точку на папері, в якій потенціал дорівнює 1В (при цьому гальванометр покаже нуль), позначити цю точку.

Рис. 2.

Змінюючи положення зонда поперек аркушу паперу, знайти інші точки, в яких потенціал також дорівнює 1В. З'єднавши всі точки з однаковим потенціалом 1В лінією, одержимо еквіпотенціальну криву. Контури електроду також є лініями рівного потенціалу.

3. Аналогічним методом знайти точки з потенціалом 2В, 3В, 4В і так далі в межах досліджуваного поля. Для цих потенціалів побудувати еквіпотенціальні лінії.

4. Побудувати лінії напруженості електричного поля (силові лінії) від одного електрода до другого, використавши одержані еквіпотенціальні лінії.

5. За вказівкою викладача обчислити середню напруженість електричного поля у двох-трьох точках, використовуючи формулу: , де l - відстань між двома сусідніми еквіпотенціальними лініями, виміряна вздовж силової лінії (див. рис.1).