Хід роботи. 1. Побудувати картину еквіпотенціального поля

1. Побудувати картину еквіпотенціального поля. Для цього вико­ристати вільні вістря,

приєднані до гальванометра, зібравши коло за схемою (див. pис. 2.12, а):

a) встановити кінець одного вістря на електропровідному папері біля одного з електродів, а другим виявити шість - сім точок рівного потенціалу;

b) знайшовши координати цих точок, перенести їх на міліметровий папір;

c) з’єднавши ці точки, отримати лінію рівного потенціалу, фік­суючи при цьому його значення;

d) аналогічно отримати по п’ять - шість ліній рівного потенціалу по всій площині струмопровідного паперу для обох електродів;

e) побудувати картину еквіпотенціального поля, наносячи еквіпо­тенціальні і силові лінії на міліметровий папір;

f) аналогічно побудувати картину еквіпотенціального поля для випадку двох точкових зарядів 5 і 6 (див. рис. 2.12). При цьому ключ К₁ замкнутий.

2. Перевірити принцип суперпозиції електричних полів (з даного пункту роботу слід виконувати за допомогою подвійного зонда):

a) зібрати схему згідно з рис. 2.13;

b) розімкнути ключі К₁, К₂, К₃. В цьому випадку поле створює­ться зарядами 1 і 2. Розмістити зонд між зарядами 1 і 2 так, щоб його центр знаходився між ними (точка А). Вимірятинапруженість поля Е ₁. Виміри провести 3 рази і визначити середнє значення Е _1сер;

c) замкнути ключ К₂; ключі К₁ і К₃ розімкнуті. В цьому випадку доле буде створене зарядами 3 і 4. Виміряти напруженість Е ₂ в точ­ці А 3 рази і знайти Е _2сер;

d) замкнути ключ К3; ключі К₁ і К₂ розімкнуті. В даному ви­падку електричне поле буде створюватись одночасно як зарядами 1 і 2, так і 3 і 4. Вирахувати напруженість результуючого поля:

;

e) знайти tgα = Е₁/Е₂, визначивши при цьому, під яким кутом розміщувати зонд для експериментального вимірювання напруженості результуючого поля;

f) результати занести в табл.1.

Таблиця 1

3. Перевірити теорему Остроградського - Гаусса:

a) нарисувати олівцем на електропровідному папері контури, якіохоплюють і не охоплюють внутрішній електрод (див. рис. 3, а);

b) кожний контур розбити на ділянки приблизно однакової довжини;

c) розмістити зонд так, щоб його центр співпадав в точкою на контурі, а стрілка зонда розміщувалась в напрямі зовнішньої нормалі до контуру і виміряти (в поділках шкали гальванометра) нормальні окладові напруженості поля в кожній відміченій точці контуру Е_{n i}. Одержані дані занести в табл.2;

Таблиця 2

Контур не охоплює електрод.

=

Контур охоплює електрод.

=

d) для обох контурів вирахувати алгебраїчні суми складових кожної ділянки;

e) порівняти дані для обох контурів.

4. Визначити циркуляцію вектора Е по довільному контуру:

a) нарисувати олівцем на провідному папері контур, який не охоплює електрод (див. Рис. 9-10);

b) розмістити центр над кожною точкою контуру так, щоб його стрілка була дотичною до ділянки контуру в цій точці;

c) обходячи контур за годинниковою стрілкою.

d) виміряти в кож­ній точці дотичної складові напруженості Е_к і вирахувати їх суму ;

e) дані занести в таблицю З.

Таблиця З

Контур не охоплює електрод.

5. З метою підвищення точності рекомендується проводити кожний вимір по 3 рази і визначатиїх середнє значення.

6. Проаналізувати дані таблиць.

7. Обчислити за допомогою комп’ютера координати точок однакового потенціалу для точкових зарядів:

.

8. Обчислити за допомогою комп’ютера координати точок однакового потенціалу для зарядженого циліндра:

9. Проаналізувати і порівняти експериментальні дані з отриманими за допомогою комп’ютера. Пояснити, як експериментально можна підтверди­тиосновні закономірності і властивості електростатичного поля.

Контрольні запитання

1. Як формулюється закон Кулона?
2. Що називається напруженістю електричного поля?
3. Яке призначення силових ліній?
4. Що називається потенціалом електростатичного поля? Еквіпотенціальною поверхнею?
5. Який зв’язок між напруженістю і потенціалом?
6. Суть поняття " циркуляція вектора напруженості вздовж замкну­того контуру".
7. Що таке " потік вектора напруженості"?
8. Як формулюється теорема Остроградського - Гаусса?
9. Суть моделювання плоско паралельного електростатичногополя.
10. Чому подвійний зонд, приєднаний до гальванометра, дає можливість виміряти на моделі плоско паралельного поля напруженість поля і її окладові?
11. У чому полягає принцип суперпозиції електричних полів?