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 моде­ли М.

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 движка Д 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.