3. Обработка данных

3.1. Задаваясь плотностью зарядов Кл/м, методом комплексных потенциалов рассчитать потенциалы проводников при заданной плотности зарядов без экранирования. Пропорционально полученоому результату оценить потенциал второго проводника при потенциале первого равном 1000 вольт.

3.2. Сопоставить результат расчёта с данными первого опыта и сделать вывод о приемлемости упрощенных расчётов полей проводников.

3.3. На всех графиках исследований показать направления потоков электрической индукции.

3.4. Объяснить принцип действия электростатического экрана и особенности экранирования в каждом из предложенных вариантов.

3.5. Сделать вывод об оптимальности экранирования.

Вопросы для самопроверки

1. Как изображается графически электростатическое поле?

2. Что подразумевается под понятием «электростатическая индукция»?

3. Как по картине поля определяются характеристики поля?

4. В чём заключается принцип действия электростатического экрана?

5. От чего завист эффективность экранирования?

6. Может ли экран оказывать обратное действие, усиливая электростатическую индукцию?

Лабораторная работа № 2

Исследование плоскопараллельного электростатического поля

Цель работы:

виртуально: моделирование плоскопараллельного электростатического поля; моделирование электростатического поля при наличии в нём инородных цилиндрических тем, компьютерное построение картины поля;

аналитически: представление картины плоскопараллельного электростатического поля, исследование картины электростатического поля при введении в него диэлектриков различного диаметра и различной диэлектрической проницаемости, исследование картины электростатического поля при введении в него не заряженных проводников различного диаметра, исследование картины электростатического поля при введении в него проводников имеющих заданный потенциал или заряд.

1. Основы теории

При изучении теории обратить внимание на следующее.

Под плоскопараллельным электростатическим полем понимают поле, которое можно описать функцией двух координат. Примером таких полей является поле электрического кабеля. Если пренебречь краевыми эффектами, то к плоскопараллельному полю можно отнести поле конденсатора.

В настоящей работе исследуется равномерное плоскопараллельное поле создаваемое параллельными поверхностями. Вдали от краёв поверхностей краевые эффекты исчезают, поле становится равномерным. Равномерное плоскопараллельное поле достаточно характеризовать только вдоль одной координаты.

Плоскопараллельное электростатическое поле остаётся неизменным при введении в него незаряженных тел той же диэлектрической проницаемостью, что и основная среда.

Плоскопараллельное электростатическое поле изменяется при введении в него незаряженных тел с иной диэлектрической проницаемостью, чем основная среда. При этом поле внутри тела и вблизи него уже не становится равномерным.

При введении в электростатическое поле тел с диэлектрической проницаемостью большей, чем основная среда, наблюдается следующая картина. Поле внутри вводимого тела оказывается ослабленным по сравнению с исходным равномерным полем. Поле вне тела в направлении электрического потока оказывается усиленным. Среднее значение потенциала в центре не заряженного предварительно тела примерно соответствует потенциалу соответствующей точки в отсутствии исследуемого тела.

Если тело предварительно заряжено, то картина поля очень сильно усложняется. Степень нарушения картины поля при введении в него заряженного диэлектрического тела зависит не только от диэлектрических характеристик поля, но и от величины и знака заряда.

При введении в электростатическое поле тел с диэлектрической проницаемостью меньшей, чем основная среда, наблюдается обратная картина. Поле внутри вводимого тела оказывается усиленным по сравнению с исходным равномерным полем. Поле вне тела оказывается усиленным.

При введении в электростатическое поле металлических тел происходит максимальное нарушение однородности исходного электростатического поля. Указанное нарушение однородности поля может усиливаться наличием зарядов или потенциала инородного тела.