Порядок выполнения работы

Отыскание зондом эквипотенциальных поверхностей не должно проводиться бессистемно. Необходимо для каждого набора электродов руководствоваться разумными соображениями о возможной в общих чертах конфигурации поля, используя свойства симметрии данной системы электродов (см. рис. 1).

1. Проверить собранную схему.

2. Установить ванну горизонтально.

3. Установить систему двух плоских электродов вертикально. Снизу электроды должны соприкасаться с дном, а сверху – несколько выступать над раствором.

4. Не включая источник тока, обвести зондом электроды. При этом карандаш, закрепленный в другом плече пантографа, воспроизводит их очертания на бумаге.

5. Установить зонд в пространстве между электродами.

6. Переключатель чувствительности К поставить в положение «грубо».

7. С разрешения преподавателя или лаборанта включить установку в сеть, тумблер Т – в положение «включено».

8. С помощью ручки Dдобиться, чтобы ток не проходил через гальванометр. После этого устанавливают переключатель К в положение «точно» и с помощью зонда добиваются нулевого тока через гальванометр.

9. Отметить эту точку на листе бумаги.

10. Записать показания вольтметра, учитывая, что вся шкала вольтметра на нашей установке рассчитана на 10 вольт.

11. Перемещая зонд, найти геометрическое место точек, соответст-вующих заданному значению потенциала.

12. Изменяя делителем Dзначение потенциала, аналогично отыскивают следующую эквипотенциальную линию и так далее.

13. Число линий и шаг задаются преподавателем.

14. Снять со стола 16 лист бумаги с полученной картиной линий равного потенциала и заложить чистый лист бумаги для следующих измерений.

15. Поместить в середину ванны, в только что исследованное поле двух плоских электродов, металлический цилиндр и исследовать поле в новых условиях.

16. По указанию преподавателя, исследуется электрическое поле электродов другой конфигурации.

17. По полученным системам эквипотенциальных линий строят семейство силовых линий.

18. Рассчитывают максимальную и минимальную напряженности поля по формулам:

,,

где – разность потенциалов между эквипотенциальными линиями, соответствующая минимальному расстоянию между ними или максимальному расстоянию .

19. Обратить внимание на масштаб, т.е. на какое расстояние пере-мещается карандаш при перемещении зонда на 1 см.

Источники ошибок эксперимента

Распределение электрического поля в пространстве в общем случае определяется из уравнений Максвелла при заданных граничных условиях. Форма уравнений от замены непроводящей среды на проводящую не меняется. В том случае, когда электропроводность мала, граничные условия в натуральном приборе и в электролитической ванне на электродах совпадают.

Кроме граничных условий на электродах, в жидкости возникают граничные условия на поверхности, на стенках и на дне сосуда. В общем случае, когда поверхность жидкости находится вблизи от исследуемого объема, распределение электрического потенциала в электролитической ванне воспроизводит реальное поле с некоторым искажением. Очевидно, что в электролитической ванне можно без искажения моделировать только такие поля, которые не имеют составляющих, перпендикулярных той плоскости, где проходит поверхность жидкости.

Введение в жидкость металлических проводников – зондов вызывает дополнительные ошибки в экспериментальном исследовании полей, так как вдоль зонда принудительно устанавливается одинаковый электрический потенциал. Поэтому для уменьшения искажений поля измерительные зонды должны располагаться вдоль линий, которые и до внесения зонда обладали одинаковыми потенциалами.

Небольшие искажения поля обусловлены также конечной толщиной зонда.