- •Изучение электростатического поля методом электролитической ванны
- •3. Экспериментальная часть.
- •Опеределение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля земли методом тангенс-гальванометра
- •Теоретические основы.
- •3.1. Краткое описание экспериментальной установки
- •3. Экспериментальная часть.
Московская государственный университет приборостроения и информатики Кафедра физики
Методическое пособие
для выполнения лабораторных работ по физике часть II
Ф.И.О. студента___________________________________________
№ группы ________________________________________________
УКП ____________________________________________________
Ф.И.О. ведущего преподавателя _____________________________
_________________________________________________________
Лаб. работа №301 РАБОТА ЗАЧТЕНА
Лаб. работа №401 РАБОТА ЗАЧТЕНА
Лаб. работа №403 РАБОТА ЗАЧТЕНА
___________________________
Порядок выполнения работ
-
Лабораторные работы предназначены для проверки изучаемых физических законов на практике.
-
Номер работы, которую студент будет выполнять на следующем занятии, назначает преподаватель, проводящий лабораторные работы.
-
Экспериментальные и расчетные данные заносятся в журнал только с разрешения ведущего преподавателя. Все предварительные расчеты выполняются на черновике.
-
После выполнения работы преподаватель должен поставить отметку в журнале о том, что работа зачтена.
-
Студенты, не сдавшие в срок лабораторные работы, к экзамену не допускаются.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №301
Изучение электростатического поля методом электролитической ванны
-
Цель работы: изучение электростатического поля и его характеристик.
-
Теоретические основы.
Электростатические поля можно исследовать экспериментально методом моделирования. Электростатическое поле системы заряженных тел моделируется полем в однородной проводящей среде – электролите, заполняющем пространство между металлическими электродами, помещенными в ванну. Если между электродами данной конфигурации, помещенными в электролитическую ванну, поддерживать постоянную разность потенциалов, то в электролите установится постоянный ток.
Силовые линии поля совпадают с линиями тока, что следует из закона Ома в дифференциальной форме
j E .
Электрическое поле в этом случае, в силу однородности электролита, будет по форме такой же, как электрическое поле между электродами до их погружения в электролит. На этом основан метод исследования электростатических полей, получивший название метода электролитической ванны.
3. Экспериментальная часть.
Краткое описание экспериментальной установки и оборудования. Принципиальная схема установки показана на рис. 1.
|
Y |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
|
|
V |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
БП |
|
Рис. 1. Принципиальная схема установки.
1 – электролитическая ванна с нанесенной координатной сеткой; 2 и 3 – металлические электроды; 4 – вольтметр; 5 – измерительный зонд; 6 – блок питания.
Подвижный измерительный зонд 5, подключенный к вольтметру 4 с большим входным сопротивлением, должен иметь малые размеры, чтобы не искажать геометрию электростатического поля.
На дно ванны нанесена масштабно-координатная сетка. 3.2. Методика проведения эксперимента.
Экспериментальное построение эквипотенциальных поверхностей (линий) и силовых линий электростатического поля.
-
Поместить в ванну металлические электроды, расположив их симметрично относительно оси, параллельной оси Х и проходящей через центры электродов.
-
На координатной сетке ванны, отобразить положение электродов 2 и 3.
-
Включить блок питания и установить напряжение U между электродами 2 и 3.
-
Поместить зонд 5 вблизи электрода 2 и найти точки линии, для которой показания вольтметра были бы одинаковы. Найденные координаты точек этой линии нанести на план ванны.
-
Сместить положение зонда на линию, потенциал которой на отличается от предыдущего. При этом выбираем так, чтобы на расстоянии между электродами оказалось не менее 5-7 линий с одинаковым приращением от линии к линии.
-
Координаты этих линий перенести на план ванны. Около каждой линии отметить величину потенциала.
-
Построить на плане ванны силовые линии напряженности электростатического поля, учитывая ортогональность расположения их относительно эквипотенциальных линий.
3.3. Обработка результатов эксперимента.
-
Построить график зависимости φ от х для центральной силовой линии, параллельной оси X. Для этого необходимо воспользоваться результатами построения эквипотенциальных линий на плане ванны.
-
Построить под графиком x график напряженности E Ex так, чтобы ось OX для этих графиков была общей.
Расчет величины Е проводится по формуле |
E |
|
, |
связывающей потенциал и |
|
||
x |
|
||||||
напряженность электростатического поля. Значение Ei |
в интервале |
xi , на котором потенциал |
|
изменяется на величину , относится к сердцевине каждого интервала xi .
Координатная сетка дна электролитической ванны
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
28 |
30 |
32 |
34 |
36 |
38 |
40 |
, В |
Графики |
|
|
|
x, м
Е, В/м
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4-01