Описание экспериментальной установки и метода измерений

Для нахождения потенциала различных точек электри­ческого поля, образующегося на листе электропроводной бумаги, собирается схема, показанная на рис. 1.1. Реохорд и модель М подключаются параллельно к блоку питания БП и при замкнутом ключе К находятся под постоянным напряжением U, определяемым по вольтметру V. Одна из клемм нуль-гальванометра Г соединяется с подвижным кон­тактом Д, скользящим вдоль реохорда, а другая — с изме­рительной иглой И. Если прикоснуться иглой к поверхности электропроводящей бумаги, то образуется проводящий мос­тик, переброшенный от одной параллельной ветви к другой. Так как поперечное се­чение реохорда постоянно, то вдоль него происходит равномерное падение потенциала, и потенциалы его точек имеют значения, промежуточные между потенциалами его концов . При нулевых показаниях гальванометра такие же потенциалы имеют и соответствующие точки моде­лиМ.

Рис. 1.1

Измерение потенциалов производится следующим обра­зом. Коснувшись зондом некоторой точки электропроводной бумаги, перемещаем движок Д реохорда до тех пор, пока стрелка гальванометра не установится на нуле. Это озна­чает, что потенциал подвижного контакта Д реохорда равен потенциалу исследуемой точки поля. Подставив соответству­ющее этому положению Д деление шкалы реохорда l в формулу

, (1.4)

находим искомый потенциал.

Если изучаемое поле обладает симметрией (как, например, в случаях диполя или двух параллельных пластин), то достаточно получить линии поля в одном квад­ранте. Обычно выбирают первый квадрант, т. е. область положительных х и y (при условии, что начало координат выбрано в центре модели, ось х направлена вправо, а ось у — вверх). При подключении источника питания, как это показано на рис. 1.1, значения l окажутся в интервале 25 — 50.

Построение изопотенциальной линии, проходящей через некоторую заданную точку модели, производится следующим образом. Установив зонд в выбранную точку проводящей бумаги, перемещаем движок Д до исчезновения тока в мос­тике. По найденному при этом значению l вычисляем по­тенциал по формуле (1.4). Остальные точки модели, имеющие такой же потенциал, находим, перемещая зонд по модели так, чтобы гальванометр во всех точках показывал ноль. Положение движкаД при этом не должно изменяться.

Порядок выполнения работы

1. Прикрепить лист электропроводной бумаги на модели, согласно рис. 1.2.

Рис. 1.2

2. К точкам M и N прижать, соответственно, отрицательный и положительный электроды.

3. Включить установку. Установить напряжение (величина указана на установке) и записать значение U в протокол.

4. Движок реохорда Д установить в положение, соответствующее значению l = 25. Установить зонд И в точку модели (0;0). При этом убедиться, что стрелка гальванометра занимает нулевое положение. Если показание гальванометра отлично от нуля, необходимо подрегулировать положения электродов.

5. Установить зонд И в точку модели (1;0). Перемещая движок реохорда Д, найти такое его положение, при кото­ром гальванометр показывает ноль. Записать соответствую­щее значение l в таблицу (табл. 1.1). Перемещая зонд И по модели, найти другие точки, соответствующие нулевым показаниям гальванометра при неизменном положении движка Д. Найденные точки от­метить нажатием иглы зонда. Все точки этой линии имеют одинаковый потенциал, вычисляемый для соответствующего l по формуле (1.4).

6. Действуя подобным же образом, построить изолинии, про­ходящие через точки (2;0), (3;0) и (4;0). Изолиния, прохо­дящая через начало координат, должна совпасть с осью у.

7. Выключить установку. Вынуть рабочий лист электропроводной бумаги.

8. В протокол записать предел измерений и класс точности вольтметра.