Физика \ Физика

Методические указания к лабораторным работам "Градуирование электростатического вольтметра с помощью электрометра Томсона", "Изучение топографии электростатического поля", "Законы разветвлённых цепей постоянного тока", страница 3

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 100 мг до 1 г через каждые 100 мг. 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:

<a> = (a1 + a2 + a3 + a4 + a5)/5,                             (14)

а также значения величин U2 и U по формуле (13). Результаты записать в таблицу.

Таблица

№ п.п.

a, деления шкалы

<a>

m, г

U2, кВ2

U, кВ

a1

a2

a3

a4

1

2

3

…

10

DA =           м

d =           м

l =             м

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

Δa = aСт,                                  (15)

где aСт – коэффициент Стьюдента. Принять доверительную вероятность Р = 0,9.

8.  Построить график зависимости U2 = f(a), из которого определить значение b. При построении графика нанести на экспериментальные точки значения погрешности Δa, полученные по формуле (15), в виде горизонтальных отрезков, проведенных через экспериментальные точки.

9.  Используя полученное значение b, по формуле U =  рассчитать значения U для a = 0,5; 1; 1,5; 2, ∙∙∙ 4,5; 5 делений и построить градуировочную кривую U = f(a) на миллиметровой бумаге.

Контрольные вопросы

1.  Что означает выражение «градуировка 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.  Каким соотношением 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 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 b? 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.  Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Изд-во «Академия», 2003. – 720 с.

3.  Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2004. – 544 с.

4.  Селезнёв В.А., Тимофеев Ю.П. Методические указания к вводному занятию в лабораториях кафедры физики. – М.: МИИТ, 2006. – 30 с.

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

Работа 14

ИЗУЧЕНИЕ ТОПОГРАФИИ

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Цель работы. Опытное изучение топографии электростатического поля, т. е. экспериментальное нахождение пространственного распределения потенциала и напряжённости электростатического поля в зависимости от формы электродов и их расположения.

Введение

Электростатическим полем называют электрическое поле, созданное зарядами, неподвижными в данной системе отсчета.

Основными характеристиками электрического поля являются: вектор напряженности  и потенциал j.

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина, измеряемая отношением силы , с которой электрическое поле действует на помещенный в данную точку неподвижный положительный пробный электрический заряд q0 к величине этого заряда:

 = .                                              (1)

Напряженность  является силовой характеристикойполя. Единицей напряженности в СИ является 1 В/м.

В каждой точке поля направление вектора напряженности  совпадает с направлением вектора силы , действующей на помещенный в данную точку поля пробный положительный заряд q0 (рис. 1).

Электрическое поле можно задать, указав для каждой точки величину инаправление вектора .Совокупность этих векторов образует поле вектора напряженности электрического поля. Очень наглядно электрическое поле можно описать с помощью силовых линий.


Силовая линия – это линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора  (рис. 2).

Густота линий выбирается так, чтобы количество линий, пронизывающих единицу поверхности, перпендикулярной к линиям, было пропорционально численному значению вектора . Силовым линиям приписывается направление: силовые линии начинаются на положительном заряде и заканчиваются на отрицательном (или уходят в бесконечность), либо приходят из бесконечности и заканчиваются на отрицательном заряде. Силовые линии не пересекаются между собой. Это следует из определения вектора  как однозначной силовой характеристики каждой точки поля. В электростатическом поле силовые линии перпендикулярны поверхности проводника, так как заряды вдоль поверхности проводника не перемещаются. Таким образом, по картине силовых линий можно судить о направлении и величине вектора  в разных точках пространства.

Скачать файл