МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД «КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ЕКОНОМІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Імені Вадима Гетьмана»

Кафедра вищої математики

Лабораторна робота №3

З дисципліни «Фізика»

на тему: «Вивчення електричного поля»

Виконав студент 2 групи 1 курсу Факультету ІСіТ Спеціальності 6101 Лаврінчук Сергій Варіант № 12

Перевірила викладач Бабинюк О.І.

КИЇВ – 2013

Вивчення електричного поля

Мета: Вивчити основні закономірності в електричному полі і графічне зображення полів.

Порядок виконання роботи

1. Дослідження одного точкового заряду.

   1. У розділі «Електромагнетизм» обрати модель «Електричне поле точкових зарядів».

   2. На панелі «Конфігурація» вибрати опцію «один заряд».

   3. Установити значення заряду q₁ залежно від номеру робочого місця:

Номер робочого місця	12
q1 мк Ка	5
d, м	5

4. На екрані вибрати опції: початку «силові лінії», потім «еквіпотенціальні поверхні». Вибрати одночасно обидві опції.

5. Підводячи курсор до всіх доступних еквіпотенціальних поверхонь, виміряти E_i та φ_і , де і – номер еквіпотенціальної поверхні, рахуючи від заряду. Отримані данні занести до таблиці.

6. Визначити значення радіусу еквіпотенціальних поверхонь за наближеною формулою R = , отримані розрахунки занести до таблиці.

7. Зробити висновок

2. Дослідження поля двох точкових зарядів.

2.1 На панелі «конфігурація» вибрати опцію «два заряди».

2.2 Установити значення заряду q₁ як в п1.3, та відстань d.

2.3 Установити значення заряду q₂ = q₁, замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форми еквіпотенціальних поверхонь.

2.4 Для випадку q₂ = q₁ міняти відстань між зарядами. Зробити висновок стосовно густини силових ліній та радіусу еквіпотенціальних поверхонь.

2.5 Установити значення заряду q₂ = -q₁ , замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форм еквіпотенціальних поверхонь.

2.6 Установити значення заряду q₂ > q₁ , замалювати картинку отриману на екрані. Зробити висновок стосовно форм еквіпотенціальних поверхонь.

2.7 Встановити на екрані параметри q₂ = 5 мкКл, d = 5м, q₁ = 5 мкКл. Рухаючи курсор вздовж лінії, яка з’єднує заряди, спостерігати як міняється значення напруженості і потенціал и. Знайти точку де напруженість або (і) потенціал дорівнює нулю. Пояснити.

2.8 Встановити значення q₂ = -3 мкКл, d = 5м, q₁ = 5 мкКл і повторити дії з п2.7. Зробити висновок.

Контрольні запитання:

1. Чому еквіпотенціальні поверхні перпендикулярні до силових ліній.

2. В чому полягає принцип суперпозиції електричних полів. Відповідь пояснити малюнком.

Хід роботи

1. Дослідження одного точкового заряду

1.4. Зображення одного заряду (

1.5-1.6. Заносимо дані у таблицю:

і	φі ∙ 103В	Ei ∙ 103	Ri , м
1.	81	197	0.41
2	69	148	0.46
3	48	81	0.59
4	30	37	0.81
5	14	11	1.27

1.7. У полі одного точкового заряду найбільша напруженість та потенціал знаходяться біля самого заряду. Напруженість електричного поля — це векторна фізична величина, яка дорівнює силі, яка діє на одиничний електричний заряд у електричному полі. Потенціал – це енергетична характеристика поля. З наведених розрахунків видно, потенціал та напруженість поля точкового заряду зменшуються зі збільшенням відстані виміру.

2. Дослідження поля двох точкових зарядів

2.3. :

При однакових за знаком зарядах еквіпотенціальні поверхні деформуються, тягнучись до іншого заряду, та утворюють деформовані еліпси.

4. Змінюємо відстань між зарядами з d = 5 на d = 4

При зменшенні відстані між точковими зарядами густина силових ліній збільшується, а радіус еквіпотенціальних поверхонь, навпаки, зменшується. При зменшенні відстані зарядів з однаковими знаками вони утворюють гантелеподібну форму, що визвано взаємним впливом зарядів.

4. Встановлюємо значення

При різних за знаком зарядах вони деформуються, зменшуючи свій радіус з тієї сторони де знаходиться другий заряд.

4. Встановлюємо значення

Еквіпотенціальні поверхні більшого (по модулю) заряду мають більший радіус.

4. 

А

Напруженість електричного поля дорівнює нулю у точці А, що знаходиться на середині відстані між зарядами. Це пояснюється принципом суперпозиції, тобто вектори напруженості обох зарядів направлені у протилежні сторони, значення їх рівні, звідси векторна сума дорівнює нулю.

4. 

Напруженість дорівнює нулю на лінії, що з’єднує 2 заряди, ближче до заряду що має меншу величину. Це пояснюється принципом суперпозиції.

4. 

А

Результуючий потенціал дорівнює нулю у точці, де потенціали обох зарядів урівноважуються за принципом суперпозиції. У даному випадку на лінії, що з’єднує заряди, потенціал буде дорівнювати нулю у точці (А), що ближче до меншого заряду. Напруженість на цій лінії не дорівнює нулю тому що при різних знаках при зарядах вона напрямлена від одного до іншого.

Контрольні запитання:

1. Еквіпотенціальна поверхня (лінія рівного потенціалу) — поверхня, в усіх точках якої однаковий потенціал. Це означає нульову роботу при руху по будь-якій траєкторії на цій поверхні. Тобто, по будь-якій траєкторії на цій поверхні сили діють тільки перпендикулярно руху.

2. Принцип суперпозиції полягає в тому, що напруженість поля, яка створюється в даній точці системою зарядів, є сума напруженостей окремих зарядів.