Подготовка к выполнению работы

Перед выполнением работы следует изучить следующие вопросы:

3.1 Электрическое поле и его характеристики: напряженность и потенциал. Графическое изображение поля. Эквипотенциальные поверхности. [1] — §5, 6 , 8 , [2] — §5, 7, 10, 12.

3.2 Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля. [1] — § 8 , [2] — §9, 11.

3.3 Теорема Гаусса для электростатического поля. [1] — §13, [2] — §8 .

3.4 Проводник в электрическом поле. Поле внутри замкнутой проводящей оболочки, помещенной в электрическое поле. Экранирование. [1 ] — §25, 26, [2] — §21,22.

3. Описание лабораторной установки

Установка представляет собой прямоугольную ванну с водой, в которую погружены два неподвижных электрода различной формы Э₁ и Э₂. Электроды присоединены к источнику постоянного низковольтного напряжения ИН. Также имеется подвижный электрод 3, с помощью которого студент исследует распределение потенциала в ванночке между электродами. Вольтметр показывает напряжение между одним из электродов и точкой в ванне, в которую помещен зонд.

Рис.4

4. Задание

В работе требуется получить графическое изображение электростатического поля при различных положениях электродов. Для этого на тетрадном листе начертите сечение ванны и разграфите его, как и дно ванны, укажите расположение электродов. Размер ванночки, форму и размер электродов предпочтительно рисовать в масштабе 1:1. Затем, после выполнения указанных ниже операций, нанесите на этот лист сечения эквипотенциальных поверхностей и силовые линии поля.

4.1 Подключите установку с закрепленными, погруженными в воду электродами к источнику постоянного напряжения (левая часть стенда), согласно Рис. 4.

4.2 Установите предел измерения вольтметра — 10 В. Подайте на электроды напряжение 10 В и переключите вольтметр на режим работы с зондом.

4.3 Прижмите зонд к дну ванны — вольтметр должен показать напряжение между одним из электродов и данной точкой. Принимая потенциал этого электрода за нуль, с помощью вольтметра определите потенциал данной точки.

4.4 Перемещая зонд по дну ванны, найдите точку с потенциалом 1-2 В. Затем перемещая зонд на небольшое, порядка 1 см, расстояние, найдите соседнюю точку с таким же потенциалом и так далее. Определенные таким образом точки перенесите на приготовленный лист, соедините точки линиями и подпишите значения потенциала. Аналогичные измерения проделайте для потенциалов 3, ... 9 В. Эквипотенциальные линии должны начинаться и кончаться у краев ванны.

4.5 В ванну положите замкнутый проводник в виде прямоугольника или круга и проведите измерения, указанные в пункте 5.4. Затем исследуйте поле снаружи и внутри замкнутого проводника. Результаты измерения изобразите на новом листе.

4.6 На листах с изображением эквипотенциальных линий нанесите силовые линии поля с учетом масштаба. Оцените в нескольких точках с помощью формулы (14) величину напряженности электрического поля. Укажите полярность электродов.