Порядок выполнения работы

1. Дно ванны заполните водой.

2. Соберите электрическую схему установки. Убедитесь в симметричном рас- положении электродов по отношению к координатной сетке ванны.

3. Подключите к сети источник питания ИП и вольтметр PV.

4. Подготовьте лист миллиметровки, отметьте на ней положение электродов и координатных осей.

5. Включите питание лабораторного стенда, источника питания и вольтметра.

6. Поместите зонд в точку, находящуюся вблизи одного из электродов на оси симметрии расположения электродов (координатной оси), запишите показания вольтметра и отметьте на рисунке точку с найденным значением потенциала.

7. Смещая зонд с координатной оси, найдите координаты другой точки, имеющей то же значение потенциала. Найдите координаты еще 4-5 точек, имеющих такой же потенциал и расположенных по ту же сторону от координатной оси, а затем найдите аналогичные точки с другой стороны этой координатной сетки. Крайние точки должны выбираться на возможно большем удалении от координатной оси. Запишите и отметьте на рисунке найденные значения.

8. Повторите измерения для других значений потенциала. В пространстве между электродами надо получить не менее 7 линий равного потенциала.

9. Соедините на рисунке точки с одинаковым значением потенциала.

10. Проведите на рисунке несколько линий напряженности (перпендикулярных к каждой точке эквипотенциальным линиям).

11. Постройте график зависимости потенциала φ поля от расстояния r между электродами. Значения потенциала выберите для точек, принадлежащих координатной оси, соединяющей электроды. Начало отсчета координат совместите с поверхностью электрода, вблизи которого зарегистрирован меньший потенциал.

12. Пользуясь построенным графиком, методом численного дифференцирования, найдите напряженность Е поля для разных значений r, зная, что

E = -Δφ/Δr, (1.13)

где Δφ – изменение потенциала на отрезке Δr, Δr = 5 мм (5  10^-3 м).

Расчет по формуле (1.13) проводите следующим образом. Выбрав значение r₁, установите по графику значение φ₁, соответствующее значению r₁, а затем значение φ₂ для r₂ = r₁ + Δr. Разделив Δφ = φ₂ – φ₁ на Δr, получим числовое значение Е поля, которое следует отнести к середине выбранного интервала (r₁, r₁ + Δr). Расчет выполнить для 7-8 значений r охватывающих весь интервал расстояний между электродами. Результаты расчетов занесите в табл. 1.1.

13. Постройте график зависимости напряженности Е электрического поля от расстояния r между электродами.

Т а б л и ц а 1.1

r1, м	φ1, В	φ2, В	Δφ, В	Е, В/м	rср, м

Контрольные вопросы

1. Дайте определения напряженности и потенциала электростатического поля.

2. Какова связь между напряженностью и потенциалом?

3. Опишите способы графического изображения электростатического поля.

4. Опишите электростатическое поле внутри и вне проводящей среды.

5. Изобразите в общем виде взаимное расположение линий напряженности, эквипотенциальных поверхностей и векторов Е и gradφ в некоторой точке поля.