Опис установки
Розподіл потенціалів в електростатичному полі досліджують методом електричного зонду.
У даній роботі дослідження електростатичного поля замінено визначенням стаціонарного (постійного в часі) поля електричного постійного струму, подібного за своєю структурою до електростатичного поля.
Як провідне середовище використаємо електропровідний папір. На папір кладуть і притискують до нього два металеві електроди і подають на них постійну напругу.
Для вимірювання різниці потенціалів застосовують два металевих щупи, які з’єднані з гальванометром. Один з щупів встановлюють на електропровідному папері, а другим шукають точку на папері, щоб стрілка гальванометра вказувала на нуль. Це означатиме, що між цими точками різниця потенціалів Δφ=0. Переміщуючи рухомий щуп на папері, визначають інші точки рівного потенціалу і одержують еквіпотенціальну лінію. Таким самим способом одержують декілька еквіпотенціальних ліній.
Для визначення середнього
значення напруженості досліджуваного
поля використовують формулу Е=
(ЕП 1.7). Різницю потенціалів Δφ знаходять
за силою струму і опором:
Δφ = Іr,
де І – сила струму, що проходить через гальванометр, І = Cm; С - ціна поділки гальванометра; m – відхилення стрілки гальванометра; r – внутрішній опір гальванометра.
Прилади та обладнання: установка для вивчення електростатичного поля, набір електродів, електропровідний папір, копіювальний папір, джерело постійного струму, гальванометр, металеві зонди з проводами, ключ.
Порядок виконання роботи та опрацювання результатів
1. Покласти під аркуш електропровідного паперу копіювальний папір.
2. Притиснути два плоских паралельних електроди Е1 та Е2 до електропровідного паперу та зібрати електричне коло згідно із схемою (рис ЕП 1.4).
3. Розмістити щуп Щ1 на електропровідному папері на відстані 1,5 – 2 см від електрода Е1 , щуп Щ2 – приблизно на такій само відстані від щупа Щ1 . Плавно переміщуючи щуп Щ2, слід знайти таку точку, для якої показання гальванометра дорівнюють нулю. Це засвідчить, що потенціали точок, в яких знаходяться щупи, однакові. Положення цих точок треба зафіксувати сильнішим притискуванням щупів до паперу. Переміщуючи щуп Щ2 при фіксованому положенні щупа Щ1, знайти п’ять – сім точок рівного потенціалу.
4. Перемістити щуп Щ2 на таку відстань, щоб стрілка гальванометра відхилилась на m поділок, після цього за допомогою щупа Щ1 знайти п’ять – шість точок рівного потенціалу (за методичкою вказаною в п.3). Аналогічно знайти чотири – п’ять сукупностей еквіпотенціальних точок.
5. Записувати показання гальванометра m для кожної пари еквіпотенціальних поверхонь.
6. Провести на аркуші, що був під копіркою, через сукупність еквіпотенціальних точок, еквіпотенціальні лінії.
7. Знайти за показаннями гальванометра m різницю потенціалів між кожною парою еквіпотенціальних ліній. За формулою (ЕП 1.4) знайти значення напруженості електричного поля.
8. Обчислити середнє значення напруженості Еср. Провести статистичне опрацювання результатів вимірювання Е як для прямих вимірювань при довірчій ймовірності Р=0.95. Результат записати в інтервальній формі.