Хід виконання роботи

Робота виконується на стенді, представленому на фото, де умовно позначено:

1-циліндричні електорди; 2-пластинчасті плоскі електроди; 3-ванна; 4-чутливий мікроамперметр з внутрішнім опором R; 5-щуп; 6-клеми джерела живлення.

Завдання 1.

Вивчення електростатичного поля двох циліндричних зарядів.

Помістити у ванну два плоских електроди. Підключити до джерела живлення 6 вимірювальну схему. Переміщаючи щуп 5 уздовж лінії, що з'єднує електроди, знайти точки поля, потенціал в яких дорівнює нулю і перенести їх зображення на координатну площину на міліметрівці. З'єднавши ці точки плавною кривою, одержати зображення нульової еквіпотенціальної лінії.

2. Переміщуючи щуп вище й нижче точок нульового потенціалу, визначити положення 6-8 точок, що мають потенціали рівними +1 В і -1 В, +2 В і -2 В і т.п.

3. Використовуючи координатну сітку, перенести зображення точок потенціалу електростатичного поля на міліметрівку і побудувати систему еквіпотенціальних ліній.

Намалювати силові лінії електростатичного поля, які повинні бути перпендикулярними еквіпотенціальним лініям.
Впевнитися, що еквіпотенціальні та силові лінії є прямими, що відповідає однорідному електростатичному полю, як це представлено на малюнку.

Завдання 2.

1. Помістити у ванні два циліндричних електроди.

2. Визначити положення еквіпотенціальних точок, перенести і побудувати на міліметрівці еквіпотенціальні та силові лінії електричного поля і порівняти з розподілом силових ліній на малюнку.

Завдання 3.

1. Помістити в електролітичну ванну плоскі електроди. Поставити між електродами в центрі металевий диск.

Дослідити розподіл потенціалу в моделі поля плоского конденсатора при наявності металу між його пластинами. Побудувати відповідні еквіпотенціальні і силові лінії на міліметрівці.

Методика обробки результатів вимірів

Визначивши положення еквіпотенціальних та силових ліній досліджених полів, обчислити для кожного з них значення напруженості електричного поля в 3-х довільно визначених точках поля А за формулою

де Δ  різниця потенціалів між двома сусідніми точці А еквіпотенціальними лініями, що знаходяться на відстані Δх. Відрізок повинен проходити через точку А і бути найкоротшим.

Результати обчислень занести до протоколу і проаналізувати їх..

Контрольні питання

1. Яке поле називається електростатичним?

2. Що називається напруженістю й потенціалом електростатичного поля?

3. Що таке силові лінії й еквіпотенціальні поверхні електростатичного поля?

4. Установіть зв'язок між напруженістю й потенціалом електростатичного поля.

5. Доведіть, що силові лінії нормальні до еквіпотенціальних поверхонь.

6. Умова потенційності силового поля. Доведіть, що електростатичне поле є потенційним.

Лабораторна робота № 23

Вимірювання ємності конденсатора

Мета роботи.

За допомогою балістичного гальванометра, методом порівняння обчислити ємність конденсатора та з’єднаних конденсаторів.

Прилади та обладнання

блок живлення,
конденсатор відомої ємності,
конденсатор невідомої ємності,
балістичний гальванометр.

Коротка теорія.

Балістичний гальванометр описано у вступній частині. Він дозволяє вимірювати кількість електрики (заряд), що протікає через його рамку протягом невеликого проміжку часу

де С_q  балістична стала гальванометра (у даному випадку С_q виміряється в кулонах на поділку);   відхилення стрілки чи "зайчика" гальванометра.

Конденсатор докладно розглянуто в [1, пп.9.19-9.20]. Ємність деякого конденсатора С_х можна визначити, порівнюючи його з конденсатором відомої ємності С₀(еталонний конденсатор). Для цього еталонний конденсатор і конденсатор невідомої ємності заряджають і розряджають через балістичний гальванометр.