Метод электролитической ванны

Рис. 2

В методе электролитической ванны изучение электростатического поля заменено изучением электрического поля, существующего в проводящей среде при протекании в ней постоянного тока. Такая замена оказывается правомочной, если потенциалы проводников, создающих поле, поддерживаются постоянными, а проводимость среды значительно меньше проводимости проводников. В этом случае поверхности проводников можно считать поверхностями равного потенциала. Доказательство этого утверждения приведено в Приложении 2.

Для проведения работы используется ванна со слабым водным раствором CuSO₄ (медный купорос), в который погружаются различного вида электроды (Э₁ и Э₂). Эта пара электродов присоединяется к источнику постоянного тока (рис. 2). Эквипотенциальные поверхности находятся с помощью двух щупов. Один из них (неподвижный) укрепляется на одном из электродов и соединяется с вольтметром, который через другую клемму соединяется с подвижным щупом.

Таким образом, получается замкнутая цепь: раствор - подвижный щуп – вольтметр – неподвижный щуп.

Подвижный щуп служит для отыскания точек с одинаковым потенциалом. Если вольтметр показывает одно и то же напряжение при перемещении подвижного щупа из одной точки в другую, это означает, что эти точки находятся на эквипотенциальной поверхности.

Порядок проведения работы установка 1

Определение эквипотенциальной поверхности производится следующим образом. Укрепите неподвижный щуп НЩ на краю ванны (эквипотенциальная поверхность «a»), затем, держа в руке подвижный щуп, передвигайте его в ванне до тех пор, пока стрелка гальванометра не остановится на нуле. Отметьте эту точку на миллиметровке; пусть это будет точка 1. Затем, вновь передвигая подвижный щуп, найдите другую точку 2, где гальванометр дает нулевое показание; так найдите 5-6 точек. Соединив их плавной кривой, вы получите эквипотенциальную кривую (см. рис. 2). После этого переставьте неподвижный щуп НЩ в новое положение «б». Установив подвижный щуп в точку «а» измерьте разность потенциалов U₀ между точками «а» и «б».

Найдите, как описано выше 5-6 точек другой эквипотенциальной кривой.

Вновь передвиньте неподвижный щуп, выбрав такое его положение «в», чтобы потенциал точки «в», где вы теперь установили щуп, отличался от потенциала предыдущей точки «б» на U₀. Устанавливайте каждое новое положение неподвижного щупа таким же образом. Тогда вы получите систему эквипотенциальных поверхностей, потенциал которых изменяется с постоянным шагом.

Для каждой конфигурации электродов Э₁ и Э₂ данного вида необходимо вычертить 8-10 эквипотенциальных кривых. Вычерчивание эквипотенциальных кривых на чертеже для каждой конфигурации электродов ведется карандашами различного цвета на одном и том же листе миллиметровки. Необходимо помнить, что каждая точка получена с некоторой ошибкой. В каждом случае положение электродов в ванне должно быть схематически изображено на миллиметровке (между ними и располагаются эквипотенциальные кривые). Затем по известным эквипотенциальным кривым вычерчиваются силовые линии. Чтобы задать направление силовых линий, необходимо на чертеже отмечать положительные и отрицательные потенциалы проводников Э₁ и Э₂.