Аксенова Лабораторный практикум курса обсчей физики 2011
.pdf7. Измерить мультиметром 5 напряжение U на выходе датчика 4. Записать полученный результат в табл. 3.34.1 с учетом множителя:
×0,1 (если на блоке датчика 4 выбран диапазон чувствительности 0–1кВ/м);
×1 (если выбран диапазон 1–10 кВ/м);
×10 (если выбран диапазон 10–100 кВ/м).
|
|
|
|
|
Таблица 3.34.1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
а, м |
r = R + a, м |
ϕ103, В |
U 10–3, В |
E 103, В/м |
|
измерения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.Вывести на высоковольтном источнике регулировочную ручку на 0 и разрядить сферу, легко коснувшись ее заземленной разрядной штангой.
9.Повторить пп. 6, 7 и 8 данного раздела, каждый раз повышая потенциал на сфере с шагом 1 кВ до 10 кВ.
10.Провести измерения для расстояний 0,50 и 0,75 м от поверхности сферы, повторяя действия пп. 6–9 данного раздела.
11.После окончания выполнения заданий данного раздела выключить оборудование.
II.Изучение в фиксированной точке поля зависимости напряженности электростатического поля сферического проводника R = 0,02 м от величины потенциала на его
поверхности
1.Выполнить пп.1–3 раздела I для сферического проводника
R = 0,02 м.
2.Включить оборудование в соответствии с пп. 4 и 5 раздела I.
3.Провести измерения напряжения U в соответствии с пп. 6–9 раздела I, записывая результаты в таблицу, созданную аналогично табл. 3.34.1.
231
4. После окончания выполнения заданий данного раздела выключить оборудование.
III.Изучение зависимости напряженности электростатического поля сферического проводника R = 0,06 м от расстояния
до центра сферы при постоянном потенциале на нем
1.Выполнить пп. 1–3 раздела I, установив измеритель с металлическим экраном на расстоянии 0,05 м от поверхности сферы.
2.Включить оборудование в соответствии с пп. 4 и 5 раздела I.
3.Сообщить сфере потенциал 10 кВ.
4.Провести измерения напряжения U в соответствии с п. 7 раздела I.
5.Повторить измерения, удаляя датчик от сферы через 0,05 м до 0,5 м и записывая результаты в таблицу, построенную аналогично табл. 3.34.1.
6.После окончания выполнения заданий данного раздела вывести на высоковольтном источнике регулировочную ручку на нуль и разрядить сферу, легко коснувшись ее заземленной разрядной штангой. Выключить оборудование.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ
1. По результатам выполнения заданий I и II определить расстояния r = R + a до центра сфер, рассчитать значения напряженности поля Е по формуле (3.34.7) и их погрешности. Заполнить таблицы из заданий I и II. Полученные экспериментальные данные представить на одном рисунке в виде зависимостей напряженности электростатического поля Е от потенциала сферы ϕ при фиксированных расстояниях до центра r.
2.По результатам выполнения задания III определить расстояния r до центра сферы R = 0,06 м и рассчитать значения напряженности поля Е и их погрешности. Заполнить таблицу.
3.Полученные экспериментальные данные представить графи-
чески в виде зависимости lgЕ от lgr при постоянном потенциале ϕ сферы.
232
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
1.В разделе «Заключение» необходимо кратко изложить содержание и основные результаты работы.
2.Дать заключение о степени совпадения графиков, построенных по результатам разделов I и II «Задания», с видом теоретической зависимости, выраженной формулой (3.34.6). Используя метод наименьших квадратов, определить угловые коэффициенты
наклона графиков и сопоставить их с соответствующими значениями коэффициента пропорциональности 2R/r2 в уравнении
(3.34.6).
3.Анализируя результаты задания III, следует сравнить построенную в логарифмических осях зависимость с теоретической, выраженной формулой (3.34.6). Используя метод наименьших квадратов, определить угловой коэффициент наклона графика и сопоставить его с теоретическим, получаемым из уравнения (3.34.6).
4.Обсудить источники рассчитанных погрешностей и указать пути их минимизации.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Что такое напряженность Е электростатического поля?
2.От чего зависит заряд уединенной проводящей сферы и чему он равен?
3.Что такое зеркальный заряд и как он учитывается в расчетах напряженности поля Е?
4.Какие зависимости напряженности электрического поля Е определяются в данной работе?
5.Нарисуйте на черновом листе лабораторной тетради предпо-
лагаемый вид графиков Е(ϕ).
6. Зачем в задании III предлагается строить график зависимости напряженности поля от расстояния до центра сферы в логарифмическом масштабе?
7.Перечислите последовательность выполнения заданий.
8.Для чего на выходе высоковольтного источника устанавливается высокоомный резистор?
9.Что необходимо выполнять в обязательном порядке после каждого измерения в заданиях I и II?
233
10.Как следует брать в руки заземленную разрядную штангу?
11.Что категорически запрещено делать в процессе работы?
12.Каковы должны быть ваши действия в случае нештатной работы оборудования?
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1.Савельев И.В. Курс общей физики: В 5 кн. Кн.2. Электричество и магнетизм. М.: Астрель, 2004.
2.Светозаров В.В. Основы статистической обработки результатов измерений. М.: МИФИ, 2005.
Дополнительная
3.Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. М.: Издательский дом «ОНИКС 21 век», 2005.
4.Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.: Лаборатория базовых знаний, 2002.
5.Калашников С.Г. Электричество. М.: Физматлит, 2004.
234
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ КУРСА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
Раздел «Электричество и магнетизм»
Под редакцией В.Ф. Федорова
Редактор М.В. Макарова Оригинал-макет изготовлен М.В. Макаровой
Подписано в печать 15.11.2011. Формат 60х84 1/16
Уч.-изд. л. 15,5. Печ. л. 15,5. Тираж 1700 экз.
Изд. № 3/11. Заказ № 73.
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». 115409, Москва, Каширское ш., 31.
ООО «Полиграфический комплекс «Курчатовский». 144000, Московская область, г. Электросталь, ул. Красная, д. 42