Порядок выполнения измерений

1. Сетку, изображенную на дне ванны с водой, в уменьшенном масштабе перенести на бумагу.

2. Собрать электрическую схему установки. При этом электроды 1 должны быть расположены симметрично относительно оси координатной сетки. Включить приборы.

3. Зонд 3 поместить в точку, находящеюся на оси вблизи одного из электродов, записать показания вольтметра в разработанную таблицу и отметить на рисунке точку с найденным значением потенциала.

4. Смещая зонд с координатной оси на параллельную ей следующую линию, найти координату другой точки, имеющей то же значение потенциала (с точностью до 0,02 В). Найти координаты еще 4-х точек, имеющих такой же потенциал и расположенных по ту же сторону координатной оси, а затем найти аналогичные точки с другой стороны этой координатной оси. Отметить на рисунке найденные точки.

5. Повторить измерения для других значений потенциала, получив не менее 7 линий равного потенциала.

6. Аналогичные измерения провести для электродов другой конфигурации, указанных преподавателем.

Обработка результатов измерений

1. Зарисовать картины полученных эквипотенциальных поверхностей.

2. Провести на рисунках не менее 5 силовых линий электрического поля.

3. Построить график зависимости потенциала поля φ от расстояния r между электродами для точек, принадлежащих координатной оси, соединяющей центры электродов. Начало отсчета координат φ = φ(r) совместить с поверхностью электрода, вблизи которого зарегистрирован наименьший потенциал.

4. Пользуясь построенным графиком, методом численного дифференцирования найти напряженность Е поля вдоль координатной оси для разных значений r, основываясь на уравнении (3) в конечных величинах:

, (5)

где Δφ – изменение потенциала на отрезке Δr = 10 мм.

Расчет по формуле (5) производить следующим образом. Выбрав значение r₁, установить по графику соответствующее значение φ₁, а затем значение φ₂ для r₂ = r₁ + Δr. Разделив Δφ = φ₂ – φ₁ на Δr, получим числовое значение напряженности Е поля, которое следует отнести к середине выбранного интервала Δr. Расчет выполнить для значений r, охватывающих весь интервал расстояний между электродами. Результаты расчетов занести в таблицу.

5. Построить график зависимости напряженности Е и потенциала φ электрического поля от расстояния r между электродами вдоль оси коорди-натной сетки.

Контрольные вопросы

1. Что называется напряженностью, потенциалом электрического поля?

2. Какая связь существует между силовой и энергетической характеристиками поля?

3. Как графически изображаются электрические поля?

4. Какие линии называются линиями напряженности электрического поля?

5. Дать понятие эквипотенциальных поверхностей.

6. В чем заключается явление электростатической индукции?

7. Объясните возможность использования полых проводников в качестве экранов от внешних полей.

8. Почему линии напряженности перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям?