Лабораторная работа № 1.2

ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Цель работы:построить картину электростатического поля с помощью кривых равного потенциала.

Приборы и принадлежности: источник питания, кювета, электроды, зонд, нуль-гальванометр, вольтметр.

ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ

Для выполнения данной лабораторной работы студент должен знать:

закон Кулона, понятие напряженности и потенциала электростатического поля; теорему Остроградского-Гаусса.

Силовые линии - это линии, касательные в каждой точке к которым совпадают с направлением вектора напряженности электростатического поля. Густота силовых линий определяет значение напряженности. Напряженность служит силовой характеристикой поля и определяется отношением силы , действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:

.

Направление вектора E совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд. Единица измерения - Н/Кл = В/м.

Эквипотенциальные линии - это линии (множество точек) одинакового потенциала.

Потенциал φ является скалярной величиной и характеризуется как работа, которую необходимо затратить, чтобы переместить единичный положительный заряд q из бесконечности в данную точку: φ = A/q. Единица измерения - Дж/Кл = В.

Работа по переносу положительного заряда из точки, имеющей радиус - вектор в точку с радиусом - вектором

, где = 9•10⁹ Н•м²/Кл²;

, . потенциалы начальной и конечной точек переноса. (Использован закон Кулона: ).

Вектор направлен по нормали от поверхности φ до поверхности положительного заряда q (рис.1).

Так как элементарная работа по перемещению заряда q из точки а в точку b

dA = Eqdr = q(φ-(φ+dφ)) = -qdφ, то .

Величина характеризует быстроту изменения потенциала в направлении нормали и называется градиен­том потенциала. Так как силовые линии всегда перпендикулярны к эквипотенциальным поверхностям, то

.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Установка для изучения картины электростатического поля состоит из кюветы, заполненной водой, на дне которой находятся два электрода (рис.2). Изучению подлежит электростатическое поле, создаваемое этими электродами, которое будет разным в зависимости от взаимного расположения электродов.

Для определения потенциала в любой точке поля используется метод зонда, который включен так, как показано на рис.2. пусть зонд установлен в некоторой точке С, потенциал которой необходимо определить. Перемещая движок реостата, находят такую точку Д, чтобы ее потенциал был равен потенциалу в точке С. При этом ток через гальванометр G не проходит. Значение потенциала точки С относительно правого электрода можно определить с помощью вольтметра V.

Поиск по сайту: