3.4. Дополнительные задания
1) Выбрать на силовой линии поля произвольную точку N1, расположенную между любыми двумя соседними эквипотенциальными линиями (точка указывается преподавателем).
Рассчитать абсолютное значение напряженности электрического поля в точке N1, для этого воспользоваться формулой (3.1) для градиента потенциала на плоскости:
= –
.
(3.3)
Затем провести через точку N1 оси координат ОХ и ОY до пересечения с ближайшими эквипотенциальными линиями (см. рис. 3.2). Модуль вектора напряженности электрического поля в этой точке
(3.4)
где разность потенциалов между двумя соседними эквипотенциальными линиями,
= i i+1; х, у длина отрезков МК, ВС (в единицах СИ с учетом масштаба) между эквипотенциальными линиями по осям координат (см. рис. 3.2).
2) Найти потенциал электрического поля в точке в N1 по формуле:
N
= i
n1
(3.5)
или
N
= i+1
+
n2, (3.5а)
где n1, n2 – отрезки нормалей D1N1 и D2N1, опущенных из данной точки поля (N1) на эквипотенциальные линии с большим i или меньшим i+1 потенциалом (см. рис. 3.2).
3) Изобразить на
чертеже исследуемого электростатического
поля вектор напряженности
,
направленный по касательной к силовой
линии.
4) Оценить погрешность измерений.
3.5. Контрольные вопросы
1) Физический смысл напряженности и потенциала электрического поля, связь между ними. Градиент потенциала.
2) Силовые и эквипотенциальные линии поля, их основные свойства.
3) Влияние формы электродов на характер электростатического поля (объяснить на примере картины поля экспериментальной установки).
4) Определение потенциала и напряженности электрического поля в некоторой точке.
Лабораторная работа 4
ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
Цель работы:
1) определить значение каждого из двух неизвестных сопротивлений и общее сопротивление при их последовательном и параллельном подключении;
2) сравнить полученные результаты со значениями, найденными по формулам для последовательного и параллельного соединения проводников.
4.1. Сведения из теории
Для резисторов существует линейная зависимость между приложенным напряжением и протекающим по цепи током. Математически эта зависимость записывается в виде закона Ома для участка цепи:
,
(4.1)
где U – напряжение на концах резистора с сопротивлением R; I – сила тока, текущего через резистор R.
В качестве сопротивления R можно использовать параллельное или пос-ледовательное включение двух резисторов (R1 и R2).
При последовательном соединении эквивалентное сопротивление резисторов
,
(4.2)
а сила тока в резисторах будет одинакова.
При параллельном соединении двух проводников эквивалентное сопротивление резисторов определяется соотношением:
,
(4.3)
при этом напряжение на резисторах одинаковое.
4.2. Описание лабораторной установки
Лабораторная установка состоит из генератора постоянного напряжения, амперметра, вольтметра и блока, содержащего сопротивления R1X и R2X, значения которых неизвестны. Схему следует собрать самостоятельно при помощи соединительных проводов. При сборке схемы следует помнить о том, что вольтметр включается параллельно нагрузке, а амперметр – последовательно с нагрузкой. В качестве нагрузки используется резистор с сопротивлением R. Внутреннее сопротивление генератора постоянного напряжения (блок ГН) следует выключить (кнопка Rвн отжата).