2.22 Експериментальна установка

Схема експериментальної установки показано на рис. 1.22 і включає ванну 1, що наповнена водою з координатною сіткою на дні, електроди 2 відповідної форми розміщують по різні боки ванни, на які подана напруга від джерела живлення 3, зондовий електрод 4 та індикаторний прилад 5 (мікроамперметр), що включений до резистивного подільника R₁-R₂.

Зонд 4, з допомогою якого шукають необхідні точки потенціалу, з'єднаний з мікроамперметром 5, а друга клема мікроамперметру під'єднана до точки N подільника напруги, створеного опорами і , які рівні між собою. Величина внутрішнього опору мікроамперметру вказана на шкалі приладу.

3.22 Порядок виконання вимірів

Завдання 1. Вивчення електростатичного поля двох точкових зарядів.}

1. Помістити у ванну два круглих електроди. Підключити до джерела живлення вимірювальну схему. Переміщуючи зонд 4 вздовж лінії, яка з'єднує електроди, знайти точку поля, для якої потенціал дорівнює 0. Переміщуючи зонд вище і нижче лінії, яка з'єднує електроди, визначити положення 6--8 точок, які мають потенціал . Якщо використовується схема з мікроамперметром, то рекомендується починати з нульового потенціалу В (струм відсутній). По відношенню до точки N один електрод має додатній потенціал, другий - від'ємний.

2. З'єднавши точки, які мають потенціал , отримати зображення еквіпотенціальної поверхні (лінії), всі точки якої мають потенціал .

3. Виконати дії за п.п. 1-2 для точок поля, потенціал яких відповідає відхиленню стрілки мікроамперметру на 20-30 поділок із знаком мінус. В таки самий спосіб віднайти точки поля, потенціал яких відповідає відхиленню стрілки мікроамперметру на 40-60 поділок із знаком мінус.

4. Виконати дії за п.п.1-3 для точок поля, потенціал яких відповідає відхиленню стрілки мікроамперметру із знаком плюс. Таким чином можна побудувати еквіпотенціальні лінії для точок з іншими значеннями потенціалу .

5. Використовуючи координатну сітку, перенести зображення ліній рівних потенціалів електростатичного поля на міліметрівку.

6. Побудувати силові лінії електростатичного поля (уважно прочитайте коментар до формули (1.22).)

Завдання 2. Вивчення однорідного електричного поля (поля плоского електричного конденсатора).

1. Помістити у ванні два плоскі електроди.

2. Визначити положення і побудувати еквіпотенціальні поверхні електричного поля плоского конденсатора, відповідно до п.п.1-4 Завдання 1.

3. Визначивши положення еквіпотенціальних поверхонь, побудувати силові лінії досліджуваного поля.

4. Перенести в масштабі на міліметрівку зображення електростатичного поля плоского конденсатора.

4.22 Виконання розрахунків

1. Для завдань 1 та 2 обчислити напруженість електричного поля вздовж силових ліній, використавши зв'язок між напруженістю і потенціалом (1.22). При цьому слід пам'ятати, що різниця потенціалів дорівнює напрузі між електродами, а величина - це відстань між електродами вздовж силової лінії.

2. Для завдань 1 та 2 обчислити потенціали еквіпотенційних ліній електричного поля між електродами, використавши зв'язок між напруженістю і потенціалом відповідно до (1.22) - . При цьому слід пам'ятати, що різниця потенціалів відраховується від електроду, потенціал якого прийнято за 0, тобто ; відповідно - , а величина - це відстань від електроду з нульовим потенціалом до еквіпотенційної лінії з координатою х₂ вздовж обраної силової лінії.

3. обчислити потенціали еквіпотенційних ліній електричного поля для всіх еквіпотенційних ліній, отриманих при виконанні завдань 1 та 2, і нанести ці значення на зображення електростатичного поля.