Лабораторные работы по электричеству и магнетизму. Лабораторная работа № 10 (часть 1). Электростатические силы (Закон Кулона).

Цель работы: изучение закона Кулона, исследование электростатических сил взаимодействия между зарядами.

Порядок выполнения работы.

1. На мониторе перед вами два положительных заряда.

Откройте пункт "Сила Кулона" в ниспадающем меню "Вид" (это можно сделать также, щелкнув мышью по кнопке F на панели инструментов). Вы увидите на зарядах желтые стрелки. Стрелка указывает направление силы, действующей на заряд, а в появившемся окне "Сила Кулона" приводится значение величины этой силы.

Обратите внимание на то, как направлены действующие на заряды силы относительно прямой линии, соединяющей эти два заряда.

Чтобы увидеть это более наглядно, можно "включить" координатную сетку с помощью пункта "Сетка" в ниспадающем меню "Опции".

а) С помощью левой кнопки мыши передвиньте заряды друг относительно друга, наблюдая за изменением при этом вектора силы.

б) Приведите частицы в движение, используя несколько раз кнопку >I на панели инструментов (или пункт "Шаг вперед" в ниспадающем меню "Движение", что, однако, менее удобно).

Ответьте на вопросы: Почему заряды удаляются друг от друга? Согласуется ли это движение зарядов с законом Кулона? Наблюдайте за тем, как изменяется при движении зарядов отталкивающая сила.

в) Возвратите частицы в их первоначальные положения с помощью синей кнопки "?" (или пункта "Назад" в ниспадающем меню "Движение").

Измените знаки зарядов так, чтобы они оба были отрицательными. Это можно сделать с помощью опции "Параметры зарядов" в ниспадающем меню "Свойства".

Посмотрите, как изменение знаков зарядов повлияло на векторы сил, в частности, на их направления.

2. Теперь измените знаки зарядов так, чтобы один заряд был положительный, а другой - отрицательный.

а) Сделайте вывод, как в случае разноименных зарядов изменилось направление векторов сил, действующих на заряды.

б) Приведите частицы в пошаговое движение. Ответьте на вопрос: Почему теперь заряды движутся по направлению друг к другу?

в) Возвратите частицы в их первоначальные положения с помощью синей кнопки "?" (или пункта "Назад" в ниспадающем меню "Движение").

3. Добавьте третий заряд. Это можно сделать, щелкнув мышью по светло-зеленой кнопке 3 на панели инструментов или открыв пункт "Заряд 3" ниспадающего меню "Свойства".

а) Посмотрите, как в этом случае направлены в пространстве силы электростатического взаимодействия зарядов. Обратите внимание: в случае системы трёх зарядов стрелка теперь указывает направление равнодействующей сил, с которыми действуют на данный заряд два другие заряда системы.

Сделайте вывод, как направления сил электростатического взаимодействия системы трёх (и более) зарядов отличаются от случая взаимодействия двух зарядов, когда силы направлены вдоль прямой, соединяющей заряды.

б) Приведите частицы в движение и понаблюдайте за тем, что произойдет.

в) Возвратите частицы в их первоначальные положения с помощью синей кнопки "?" (или пункта "Назад" в ниспадающем меню "Движение").