3 Підготовка до роботи
3.1 Ознайомитись з інструкцією.
3.2 Опрацювати теоретичний матеріал за темою роботи
3.3 Ознайомитись з характеристиками електричного поля точкового заряду
3.4 Відповісти на контрольні питання.
3.5 Продумати методику виконання роботи.
3.6 Ознайомитись з правилами оформлення звітів і підготувати бланк звіту по даній роботі
4 Інструменти, обладнання і прилади
Лабораторний макет, калькулятор.
5 Завдання
5.1 Побудуйте графіки залежності напруженості (Е) електричного поля точкового заряду від квадрата зворотної відстані (1/d2) і залежності потенціалу (φ) електричного поля точкового заряду від зворотної відстані (1/d) між зарядом-джерелом електричного поля й досліджуваною точкою поля.
5.2 Написати висновки та відповісти на контрольні запитання.
6 Питання вхідного контролю
6.1 Що таке електричне поле? Назвіть джерела електричного поля. Дайте визначення силової і енергетичної характеристик електричного поля.
6.2 Запишіть формули обчислення напруженості й потенціалу електричного поля точкового заряду; поясніть фізичний зміст величин, що входять у ці формули.
6.3 Яка сила діє на заряджене тіло в електричному полі?
6.4 Запишіть закон Кулона і поясните фізичний зміст величин що входять у нього.
7 Хід роботи
Експеримент 1
1. Запустіть, двічі клацнувши мишею, віртуальний експеримент «Електричне поле точкових зарядів». Встановите конфігурацію "Два заряди".
2. Величину заряду q2 встановите рівною 0 (у цьому експерименті заряд q2 не використовують).
3. Переміщаючи движок регулятора значень заряду q1 (у цьому експерименті заряд q1 використовують як точковий заряд-джерела Q електричного поля), зафіксуйте величину заряду q1, зазначену в таблиці 1 для вашого варіанта.
4. Установите значення d (у цьому експерименті d використовують як відстань r між зарядом-джерелом Q електричного поля й досліджуваною точкою поля), зазначене в таблиці 2.
5. Підвівши курсор (руку) до місця розташування заряду q2, встановите його приблизно на 1 мм нижче заряду, натисніть ліву кнопку миші й запишіть чисельні значення напруженості Е і потенціалу φ у таблицю 2.
6. Повторите виміру напруженості Е і потенціалу φ електричного поля (пункти 4 і 5) для інших значень відстані d з таблиці 2.
Таблиця 1.
Значення величини точкового заряду-джерела електричного поля
(не перемальовувати).
Таблиця 2.
Результати вимірів напруженості й потенціалу
Експеримент 2
1. Запустіть, двічі клацнувши мишею, віртуальний експеримент «Електричне поле точкових зарядів». Встановите конфігурацію "Два заряди".
2. Величину заряду q2 установите рівної 0 (у цьому експерименті заряд q3 не використовують).
3. Установите значення d (у цьому експерименті d використовують як відстань r між зарядом-джерелом Q електричного поля й досліджуваною точкою поля), зазначене в таблиці 3 для вашого варіанта.
4. Переміщаючи движок регулятора значень заряду q1 (у цьому експерименті заряд q1 використовують як точковий заряд-джерела Q електричного поля), зафіксуйте величину заряду q1 з таблиці 4.
5. Підвівши курсор (руку) до місця розташування заряду q2, встановите його приблизно на 1 мм нижче заряду, натисніть ліву кнопку миші й запишіть чисельні значення напруженості Е и потенціалу φ у таблицю 4.
6. Повторіть вимір напруженості Е і потенціалу φ електричного поля (пункти 4 і 5) для інших значень заряду q2 з таблиці 2.
Таблиця 3.
Значення відстані від точкового заряду до досліджуваної точки (не
перемальовувати).
Таблиця 4.
Результати вимірів напруженості й потенціалу
Експеримент 3
1. Запустіть, двічі клацнувши мишею, віртуальний експеримент «Взаємодія точкових зарядів».
2. Зачепивши мишею, переміщайте заряд q1 і зафіксуйте його поблизу лівої границі експериментального поля (у цьому експерименті цей заряд є джерелом поля).
3. Заряд q3 помістите під першим, а його величину встановите рівної 0 (у цьому експерименті заряд q3 не використовують).
4. Переміщайте движок регулятора величини першого заряду й встановіть величину заряду q11 , зазначену в таблиці 1 для вашого варіанта.
5. Заряд q2 встановите рівним 1*10-8 Кл (у цьому експерименті заряд q2 відіграє роль пробного заряду).
6. Переміщайте, натиснувши ліву кнопку миші, заряд q2 вправо, встановлюючи відстань r12 до першого заряду, зазначену в таблиці 2 першим.
7. Величину напруженості електричного поля (Е1) у досліджуваній точці розрахуйте по формулі (8), підставивши в неї значення вимірюваної сили F12 і заряду q11, і занесіть у відповідний рядок таблиці 2.
8. Повторіть виміри п.6 і п.7 для трьох інших значень заряду q1i з таблиці 1, записуючи в таблицю 2 розраховані значення Е2, Е3 і Е4 для заряду q12, q13 і q14 , відповідно.
Обробка результатів вимірів
Експеримент 1
1. Побудуйте графіки залежності напруженості (Е) електричного поля точкового заряду від квадрату зворотної відстані (1/d2) і залежності потенціалу (φ) електричного поля крапкового заряду від зворотної відстані (1/d) між зарядом-джерелом електричного поля й досліджуваною точкою поля.
2. Визначите
(для
кожного
графіка) чисельне
значення
електричної постійної
,
використовуючи
формули
де q1
- величина
точкового заряду-
джерела
електричного
поля,
- відношення збільшення квадрату
зворотньої
відстані до
збільшення напруженості електричного
поля)
і
(де
q1
- величина
точкового заряду-джерела
електричного
поля,
- відношення збільшення зворотної
відстані до
збільшення потенціалу електричного
поля).
3. Запишіть висновки за результатами розрахунків і аналізу графіків.
Експеримент 2
1. Побудуйте графіки залежності напруженості (Е) електричного поля точкового заряду від величини заряду q1 і залежності потенціалу (φ) від величини заряду q1 .
2. Визначите
(для
кожного
графіка) чисельне
значення
електричної постійної
,
використовуючи
формули
(де
d - відстань до
досліджуваної точки поля,
- відношення збільшення величини
заряду
q 1-джерела
електричного
поля
до
збільшення напруженості електричного
поля)
і
(де
d - відстань до
досліджуваної точки поля,
-
відношення збільшення величини
заряду
q 1-джерела
електричного
поля
до
збільшення потенціалу електричного
поля).
3. Запишіть висновки за результатами розрахунків і аналізу графіків.
Експеримент 3.
1. Обчислітье і запишіть у таблицю 1 значення для другого рядка.
2. Побудуйте на одному аркуші графіки залежності напруженості електричного поля (Е) точкового заряду q1i від квадрата зворотної відстані (1/r2).
3. Для кожного графіка визначите електричну постійну, використовуючи формулу
,
де
- відношення збільшення зворотного
квадрата
відстані до
відповідного збільшення напруженості
електричного
поля.
4. Обчисліть середнє значення електричної постійної.
5. Запишіть відповідь і проаналізуйте відповідь і графіки.