2.3. Лабораторное оборудование

Работа выполняется на универсальном лабораторном стенде (рис. 2.1) с необходимыми измерительными приборами. Для моделирования электрических полей, созданных различными системами тел, используются планшеты (рис. 2.2-2.5).

2.4. Рабочее задание

2.4.1. По заданию преподавателя установить на наборную панель один из планшетов. Подключить блок генераторов напряжений (БГН) и мультиметр в режиме вольтметра, как показано на рис.2.1.

Приготовить соответствующий планшету рисунок расположения электродов с координатной сеткой.

Включить выключатель «Сеть» БГН и с помощью мультиметра убедиться, что один из электродов имеет нулевой потенциал, а другой – потенциал, равный напряжению источника питания.

2.4.2. Выбрать такой шаг изменения потенциала φ, чтобы на картине поля получилось 5…10 эквипотенциальных линий. Перемещая зонд от точки нулевого потенциала по оси симметрии к другому электроду, найти точки с потенциалами φ, 2 φ, 3 φ… . Найденные точки отметить на приготовленном рисунке с координатной сеткой.

Перемещая зонд из точки с потенциалом φ возле электрода (слегка приближаясь или удаляясь от него), найти точки равного φ потенциала и отметить их на рисунке. Точки равного потенциала соединить плавной кривой для получения первой эквипотенциальной линии. Аналогично строятся другие эквипотенциальные линии с потенциалами 2 φ, 3 φ… . Края электродов также являются эквипотенциальными линиями.

Следует отметить, что в каждом варианте листа имеются оси симметрии, поэтому можно (с разрешения преподавателя) ограничиться исследованием половины листа.

При последующем построении силовых линий следует учитывать, что они начинаются на положительно заряженном электроде и заканчиваются на отрицательно заряженном электроде. Края листа также являются силовыми линиями. Силовые и эквипотенциальные линии в местах их пересечения должны быть перпендикулярны. В образующихся от пересечения ячейках (криволинейных квадратах) необходимо выдерживать постоянным, равным единице, отношение средней длины к средней ширине ячейки (см. раздел 2.2).

2.4.3. По картине поля рассчитать потенциалы в заданных преподавателем двух точках листа, напряжение между ними.

2.4.4. Используя картину поля, определить значения напряженности электрического поля, а также плотности тока в заданных преподавателем точках по формулам (2.6), (2.7), соответственно. Удельная проводимость графитового покрытия γ=0,05·10⁶ Ом^-1м^-1.

2.4.5. Определить сопротивление листа мультиметром в режиме омметра. Отключить планшет от источника питания, прикоснуться щупами омметра к контактным площадкам планшета.

2.4.6. Используя значение сопротивления одного квадрата (значение указано на планшете) и построенную на листе картину поля, рассчитать сопротивление листа R_л по формуле (2.10). Сравнить полученное значение сопротивления листа R_л со значениями, полученными в п.2.4.5. Сделать выводы.

2.4.7. Подобные исследования провести на других указанных преподавателем планшетах.

2.4.8. Сформулировать выводы по работе.