Порядок выполнения работы. 1. Собрать схему согласно рис

1. Собрать схему согласно рис. 1а. Во избежание больших утечек заряда соединительные провода должны быть достаточно короткими, без острых изгибов и заостренных концов. Провод высокого напряжения от ВБП подсоединить к стержню вольтметра, на котором находится подвижная стрелка, а сам стержень соединить с нижней пластиной П электрометра Томпсона. Земляной провод ВБП соединить с металлическим корпусом вольтметра и охранным кольцом С электрометра. Провода, идущие от разных полюсов, не должны близко подходить друг к другу, чтобы между ними не возникал разряд.

2. Уравновесить на весах собственный вес диска А гравием. Установить защитное кольцо так, чтобы ширина зазора между кольцом и диском была примерно одинаковой по всей окружности.

3. Установить при помощи винтов D (рис. 1б) пластину П горизонтально, а кольцо С и диск А – в одной горизонтальной плоскости. На диск и кольцо положить диэлектрическую палочку ДП, чтобы диск при колебаниях коромысла весов не поднимался выше уровня кольца (в качестве такой палочки можно использовать карандаш или шариковую ручку).

4. При первом измерении на чашу весов положить разновес массой 100мг. Для подачи напряжения на электростатический вольтметр нажать и удерживать красную кнопку «К» на верхней панели ВБП. Величину подаваемого напряжения изменяют регулятором напряжения «R» также расположенном на верхней панели ВБП. В момент, когда подвижная пластина конденсатора только начнет опускаться, замерить угол отклонения α стрелки вольтметра. При отпускании красной кнопки «К» высоковольтный провод автоматически заземляется и весь заряд с электростатического вольтметра стекает.

ВНИМАНИЕ! Перед каждым нажатием кнопки «К» регулятор «R» следует повернуть против часовой стрелки до упора. Это положение соответствует нулевому выходному напряжению ВБП.

5. Провести аналогичные измерения, изменяя массу разновеса от 100мг до 1г через каждые 100мг. Для большей точности каждый замер повторить пять раз. Результаты всех измерений записать в таблицу.

6. Для каждой массы разновеса рассчитать среднюю величину отклонения стрелки вольтметра:

< α > = (α ₁+α ₂+α ₃+α ₄+α ₅)/5, (14)

а также значения величин U ² и U по формуле (13). Результаты записать в таблицу.

Другие данные: D_A=; d =; l =

7. Для каждой массы разновеса рассчитать погрешность определения α методом Стьюдента.

Δ α = α _ст , (15)

где α _ст− коэффициент Стьюдента. Принять доверительную вероятность Р=0, 9.

8. Построить график зависимости U ² = f(α), из которого определить значение β. При построении графика нанести на экспериментальные точки значения погрешности Δ α, полученные по формуле (15), в виде горизонтальных отрезков, проведенных через экспериментальные точки.

9. Используя полученное значение β, по уравнению (13) рассчитать и построить градуировочную кривую U = f(α) на миллиметровой бумаге.

Контрольные вопросы

1. Что означает выражение «градуирование вольтметра»?

2. Поясните принцип работы электростатического вольтметра. В чем его отличие от электроскопа?

3. Для какой цели в работе используется электрометр Томсона? Каково его устройство?

4. Почему электрометр Томсона называется абсолютным?

5. Дайте определение напряженности поля.

6. Дайте определение потенциала электростатического поля и разности потенциалов.

7. Как связаны между собой потенциал и напряженность электростатического поля?

8. Что представляет собой вектор градиент потенциала?

9. Дайте определение электроемкости проводника, конденсатора. Чему равна в системе СИ электроемкость плоского конденсатора?

10. Каков характер шкалы электростатического вольтметра и в чем его преимущества?

11. С какой целью в настоящей работе используется охранное кольцо?

12. С какой целью система электростатического вольтметра помещается в металлический кожух?

13. Можно ли кожух сделать из изоляционного материала?

14. Как определить коэффициент β? В каких единицах он измеряется?

15. Как построить градуировочную кривую?

Список литературы

1. Савельев И.В. Курс общей физики. Книга 2. Электричество и магнетизм. − М.: ООО «Издательство Астрель»: ООО «Издательство АСТ», 2002.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. − М.: «Высшая школа», 1989.

3. Физическая энциклопедия (ФЭ). ––М.– Научное издательство «Большая Российская энциклопедия». –– 1992.