Установка 2

Фотография установки для определения эквипотенциальных поверхностей электрического поля приведена на Рис. 3, измерительный модуль на Рис. 4. Элементы измерительного модуля на рис. 4 пронумерованы:

1. 4-мм разъём; 2. Измерительный щуп; 3. Пластмассовая ванна; 4. Прямые электроды; 5. Цилиндрические электроды; 6. Алюминиевое кольцо; 7. Изолирующий стержень; 8. Миллиметровка; 9. Основание штатива; 10. Стойка штатива.

Рис. 3

Рис. 4

Определение эквипотенциальной поверхности производится следующим образом. Подключите источник тока к электродам в ванне. Укрепите неподвижный щуп НЩ на одном из электродов, затем поместите подвижный щуп в какую-либо точку в нутрии ванны. Назовём эту точку точкой 1.

Отметьте показания вольтметра в точке 1. Слегка передвиньте подвижный щуп в другую точку ванны. Если показание вольтметра осталось прежним, значит, эта новая точка лежит на той же эквипотенциальной поверхности, что и первая точка. Если же показания вольтметра отличаются от первоначальных, значит, вы ушли с эквипотенциальной поверхности. Поэтому надо перемещая щуп отыскать точку, где показания вольтметра будут такими же, как и в исходной точке. Отметьте эту точку на миллиметровке; пусть это будет точка 2. Затем, вновь передвигая подвижный щуп, найдите другую точку 3, где вольтметр даёт прежнее показание; так найдите 8-10 точек, стремясь к тому, чтобы крайние из найденных вами точек располагались у противоположных краёв ванны. Соединив их плавной кривой, вы получите эквипотенциальную кривую (см. рис. 5). После этого переставьте подвижный щуп НЩ в новое положение «б» и отметьте новое показание вольтметра. Дальше, действуя, как описано выше, найдите новую эквипотенциальную поверхность.

Рис. 5

Для каждой конфигурации электродов Э1 и Э2 данного вида необходимо вычертить 8-10 эквипотенциальных кривых, так чтобы они давали полную картину электрического поля, созданного электродами, подобно той, что изображена на Рис. 5. Затем по известным эквипотенциальным кривым вычерчиваются силовые линии. Чтобы задать направление силовых линий, необходимо на чертеже указывать значения потенциалов на электродах.

Контрольные вопросы

1. Что называется силовой линией? Как найти силовые линии в методе электролитической ванны?

2. Что называется эквипотенциальной поверхностью? Докажите, что силовые линии идут всегда перпендикулярно эквипотенциальным поверхностям.

3. Как выглядят эквипотенциальные поверхности:

• точечного заряда,

• однородного поля?

1. Как по картине силовых линий определить области высокой и низкой напряженности поля?

2. Как по картине эквипотенциальных поверхностей определить области высокой и низкой напряженности поля?

3. Могут ли силовые линии пересекаться одна с другой?

4. Могут ли эквипотенциальные поверхности пересекаться между собой?

Приложение 1 Свойства силовых линий и эквипотенциальных поверхностей

Напомним определение силовой линии (линии напряженности). Силовая линия обладает тем свойством, что в каждой точке этой линии касательная к ней имеет направление, совпадающее с направлением вектора напряженности поля в той же точке. Из этого определения сразу же вытекает ряд следствий: