Лабораторная работа № 3.
Движение заряженной частицы в электрическом поле.
Цель работы:
Знакомство с моделью процесса движения заряда в однородном ЭП.
Экспериментальное исследование закономерностей движения точечного заряда в однородном ЭП.
Экспериментальное определение величины удельного заряда частицы.
Краткая теория:
Однородным называется поле, напряженность которого во всех точках одинакова по направлению и по величине. С большой степенью точности однородным можно считать ЭП в конденсаторе.
Конденсатором называется устройство для накопления электрических зарядов.
Емкостью проводника называется отношение заряда на проводнике к разности потенциалов на концах проводника.
Плоским конденсатором называется система, состоящая из двух параллельных пластин
( проводников), разделенных слоем диэлектрика.
Емкостью конденсатора называется отношение заряда, накопленного на одной из обкладок конденсатора, к напряжению между обкладками.
Емкость плоского конденсатора:
Соединение конденсаторов в схемах может быть параллельным и последовательным.
При последовательном
соединении конденсаторов:
При параллельном
соединении конденсаторов:
Энергия Электрического
поля::
Порядок выполнения работы:
Эксперимент 1.
Откройте программу « Движение заряда в электрическом поле».
Установите значение напряженности электрического поля Е=_______________В/м..
Запишите в таблицу значение начальной скорости, найденное экспериментально. Для этого установите
м/с
и
м/с.
Нажмите « Старт», наблюдайте движение
частицы. Подбором скорости
добейтесь,
чтобы частица вылетала из конденсатора..
С этого значения и начинайте фиксировать
параметры в таблице, изменяя каждый
раз значение скорости на 0,2
м/с.
, м/с
|
|
|
|
|
|
|
|
Y,
|
|
|
|
|
|
|
|
X,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
,
с
м/с
м/с
м/с
м/с
По результатам таблицы постройте график зависимости вертикального смещения Y на вылете из конденсатора от квадрата обратной начальной скорости (
).
По углу наклона графика определите экспериментальное значение удельного заряда частицы, используя формулу:
, где L
– длина конденсатора, которая равна Х
в этом опыте.
=
Постройте график зависимости вертикальной составляющей скорости
на
вылете из конденсатора от обратной
начальной скорости (
).
По углу наклона графика определите экспериментальное значение удельного заряда частицы, используя формулу:
=
8. Рассчитайте среднее значение удельного заряда.
Сравните полученное значение с табличным значением удельного заряда электрона, равным
Кл/кг .Сделайте выводы.
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Вопросы для самоконтроля.
Что называется электрическим полем? Назовите его источники.
Какое поле называется однородным?
Что называется потенциалом электрического поля? Как он находится?
Какова связь между напряженностью и потенциалом электрического поля?
Что называется конденсатором?
Что называется плоским конденсатором?
Напишите формулу емкости уединенного проводника и плоского конденсатора.
Напишите формулы емкости при параллельном и последовательном соединении конденсаторов.