Методика проведения эксперимента и описание установки

Экспериментальное изучение электростатического поля в вакууме связано с рядом практических трудностей. Поэтому используется аналогия, существующая между электростатическим полем, созданным заряженными телами данной формы в вакууме, и электрическим полем этих заряженных тел, погруженных в однородную среду с небольшой проводимостью. При этом между электродами возникает электрический ток. Однако, если ток будет малый, а потенциалы электродов будут поддерживаться постоянными с помощью источника электродвижущей силы, то электрическое поле, распределенное между электродами при наличии тока будет практически совпадать с электростатическим полем в вакууме. Такой способ называется моделированием.

Если имеется электрическое поле и надо определить его характеристики (распределение потенциала и напряженности), то изготовляют металлические модели электродов, создающих поле, и помещают в слабопроводящую среду. Модели могут и не совпадать по размерам с оригиналами, но должны быть геометрически подобны им и подобным образом располагаться. Например, при использовании моделей электродов 1, приведенных на рис.4, в проводящей среде возникает такое же распределение потенциалов, как в электрическом поле в вакууме, созданном двумя длинными плоскостями, перпендикулярными плоскости проводящей среды.

1         Рис.4 Модель двух плоскостей

В качестве проводящей среды в работе используется электропроводящее стекло 2 с одинаковой проводимостью по всем направлениям. Стекло располагается на диэлектрической панели 3. На стекло методом напыления нанесены фигурные электроды так, что обеспечивается хороший контакт между каждым электродом 1 и проводящим стеклом.

Перемещая зонд N по стеклу, с помощью вольтметра ищут точки поля с заданным потенциалом φ, соответствующие эквипотенциалиφ = const. Для того, чтобы было удобно фиксировать положения точек под стеклом находится лист миллиметровой бумаги с координатной сеткой.