Цель работы: определение напряженности и потенциала элек­тростатических полей различной конфигурации.

Теоретическое обоснование работы.

Электростатические поля широко применяются для ускорения и фокусировки заряженных частиц.

Электростатическое поле, созданное произвольной системой зарядов, имеет две основные характеристики: а) силовую - напря­женность поля Е и б) энергетическую - потенциал φ .

Напряженностью электрического поля называется физическая величина, которая определяется измеряемой силой и действует в данной точке поля на помещенный в нее единичный положительный точечный заряд

E=F/q

Потенциал электрического поля – физическая ве­личина, равная потенциальной энергии П единичного положитель­ного точечного заряда, помещенного в данную точку поля, либо, что то же самое, работой, которую совершило бы поле при пере­мещении единичного положительного точечного заряда из данной точки в бесконечность

φ=П/q

Графически электростатическое поле можно изобразить с по­мощью: а) линий напряженности (силовых линий) и б) поверхнос­тей равного потенциала (эквипотенциальных поверхностей).

Силовые линии поля проводят так, чтобы число этих линий, проходящих через перпендикулярную им единичную площадку, рав­нялось величине напряженности поля Е в данной области поля. Таким образом, по густоте силовых линий можно найти величину Е . Для определения направления Е в данной точке поля надо провести касательную к силовой линии через эту точку поля.

Эквипотенциальная поверхность представляет собой геомет­рическое место всех точек поля, имеющих одинаковый потенциал. Эти поверхности проводятся так, чтобы разность потенциалов двух соседних поверхностей φ_i и φ_i+1 была одна и та же в любой области поля, т.е.

φ_i- φ_i+1=σφ=const

Напряженность электрического поля равна градиенту потенциала с обратным знаком (градиентом скалярной величины φ называется векторная величина, направленная в сторону наиболее быстрого роста φ и численно равная dφ/dn).

E=-grad φ

По закону Ома вектор плотности тока j пропорционален Е:

j=E/ρ

где ρ- удельное сопротивление.

Поэтому электростатическое поле заряженных проводников можно моделировать стационарным (постоянным во времени) электрическим током через электропроводную бумагу. Так как линни тока совпадают с силовыми линиями, то и распределение потенциала на поверхности бумаги будет такое же, как и в случае электростатического поля.