- •Утверждено
- •1. Теоретические сведения
- •1.1. Электрическое поле. Напряженность
- •1.2.Принцип суперпозиции электрических полей
- •1.3.Потенциальный характер электростатического поля.Работа сил поля при перемещении зарядов. Циркуляция и ротор вектора напряженности
- •1.4.Потенциал. Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле
- •1.5.Связь между напряженностью и потенциалом
- •1.6. Эквипотенциальные поверхности
- •2.1. Аналогия между электростатическим полем
- •2. Описание методики эксперимента
- •3. Описание лабораторной установки
- •4. Порядок выполнения работы
- •5. Содержание отчёта
- •6. Приложение
- •7. Контрольные вопросы и задания
4. Порядок выполнения работы
ВАРИАНТ А
1. Проверить влажность песка, при необходимости смочить его водой, тщательно перемещать и разровнять поверхность дощечкой.
2. Подключить к звуковому генератору два плоских электрода и погрузить их в песок параллельно на расстоянии = 248 мм друг от друга.
3. Включить в сеть генератор и осциллограф, подключив щупы осциллографа к выходу генератора, получить на экране осциллографа изображение сигнала и измерить его амплитуду U.
Каждое измерение повторить не менее трёх раз.
4. Получить на песке картину линий равного потенциала. Для этого, устанавливая один щуп в произвольной точке, найти 5-7 точек равного потенциала (им соответствует минимальное значение амплитуды сигнала на осциллографе). Получить не менее 5 линий, разность потенциалов между соседними линиями должна быть одинаковой.
Измерить напряженность
поля в точках А,
В, С (см. рис.
3.1). Для этого щупы помещаются на расстоянии
∆х=1см
друг от друга вдоль силовой линии, т.е.
перпендикулярно линии равного потенциала
в данной точке, измеряется по экрану
осциллографа разность потенциалов ∆
и рассчитывается величина напряженности
|Е|=∆
/∆х.
Рассчитать теоретические значения
напряженности поля в этих точках по
формулам (3.1)-(3.8) и относительную
погрешность
.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
6. Отключить генератор, осторожно удалить электроды, накрыть ящик прозрачным экраном с сантиметровой сеткой и скопировать в тетрадь в удобном масштабе картину линий равного потенциала. Построить линии напряжённости, которые должны быть в каждой точке ортогональны линиям равного потенциала.
Таблица 1
Набор электрод. |
№ оп. |
U (В) |
ЕА (В/м) |
δА(%)) |
ЕВ (В/м) |
δВ(%)) |
ЕС (В/м) |
δС(%)) |
|||
эксп. |
теор. |
эксп. |
теор. |
эксп. |
теор. |
||||||
плоскость- плоскость |
1 2 3
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
плоскость- цилиндр |
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
цилиндр- цилиндр |
1 2 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ср. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. Проделать п. 2-6 для наборов электродов «плоскость - цилиндр» (l=248 мм) и «цилиндр - цилиндр» ( =220 мм).
8. Отключить приборы от сети.
ВАРИАНТ Б
1. Проверить правильность сборки схемы.
2. Включить в сеть вилку сетевого шнура: а) источника питания; б) цифрового вольтметра.
3. Включить тумблер «Сеть» на лицевой панели а) источника питания; б) цифрового вольтметра.
4. Добиться установки нуля во всех разрядах цифрового вольтметра.
5. Поместить первый
щуп в любую точку А
поля ( на любой дискрет пластины).
Перемещая второй щуп в разные точки,
зафиксировать все дискреты В,
в которых разность потенциалов
равна нулю ( в трех первых значащих
разрядах вольтметра). Построить линию
равного потенциала, проходящую через
точку А.
6. Повторить п.5 для 4-х других точек поля.
7. Для каждой пары
соседних линий равного потенциала
определить среднюю напряженность поля
Е.
Последовательно помещая первый щуп в
точки одной линии, а второй- в точки
другой, определить по вольтметру разность
потенциалов
и расстояние между ними
,
где
- число дискретов по осям Х
и У
соответственно.
8. Рассмотреть не менее 5 пар точек. Результаты измерений свести в таблицу.
9. Выключить источник питания и вольтметр.
Таблица
номера пар линий |
№ опыта |
|
|
|
|
Е |
|
1-2 |
1 2 … 5 |
|
|
|
|
|
|
3-4
|
|
|
|
|
|
|
|
10. Повторить п.п. 5-8 для другого варианта пластин.
