Определение расположения эквипотенциален и построение силовых линий электрических полей, страница 2

8.  Включить источник питания IV (ТЕС – 42). Переключатели (кнопки) устано­вить предварительно для измерения напряжения.

9.  Остановить на источнике питания, напряжение 10В.

10.  Найти точки равного потенциала. Порядок нахождения точек:

a)  ведем зондом по электропроводящей бумаге, постепенно удаляясь от ну­левого электрода и наблюдая за показанием индикатора;

b)  найдя точку с потенциалом j = 2В, нажимаем в этой точке зондом так, чтобы на белом листе получился отпечаток точки. Наличие отпечатка можно про­верить, отогнув листы электропроводящей и копировальной бумаги. Таким обра­зом, находим 6-8 точек с потенциалом j = 2В в различных направлениях от элек­трода;

c)  аналогично находим точки с потенциалом j = 4В, j = 6В, j = 8В, при­чем поиск точек j =  6В и j = 8В необходимо вести от Электрода 10В.

11.  Выключить источник питания и стенд. Отсоединить проводники от электродов.

12.  Открутить гайки и снять с панели лист белой бумаги.

13.  Листы копировальной и электропроводящей бумаги, а также электроды вновь установить на панель и слегка закрепить гайками.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ.

1.  По найденным экспериментальным точкам построить эквипотенциали. Эквипотенциалью является аппроксимированная кривая, плавно проходящая сквозь ряд точек с одинаковым потенциалом. Не следует стремиться, чтобы эквипотенциаль проходила обязательно через все экспериментальные точки. Количество точек, не попавших на эквипотенциаль должно быть примерно одинаково по одну и по другую стороны эквипотенциали.

2.  Построить силовые линии, соблюдая условия:

a)  в местах пересечения силовой линии и эквипотенциали, касательные к ним должны быть перпендикулярны;

b)  эквипотенциали и силовые линии должны, образовывать при пересечении "криволинейные квадраты". Среднее расстояние между эквипотенциалями а и среднее расстояние между силовыми линиями h каждого "криволинейного квад­рата", образуемого между двумя эквипотенциалями и двумя силовыми линиями, должны быть равны, т.е. а ≈ h (рис.1).

c)  "густота" силовых линий должна быть пропорциональна "густоте" эквипотенциалей.

3.  На картине поля провести координатную ось X от потенциала 0 к 10В и разметить ее в сантиметрах.

4.  Записать в таблицу 1 потенциалы j и соответствующие координаты X для каждой эквипотенциали.

5.  Указать на картине поля величины Х_ср между каждой парой эквипотенциалей:

Х_ср. = (Х_n + X_n-1)/2

6.  Рассчитать величины ∆j = j_n - j_n-1 и ∆х = x_n – x_n-1. Результаты занести в таблицу 2.

_7.  Рассчитать среднее значение напряженности Е_{ср. ∆х} в точках координатной оси Х_ср.

Е_{ср. ∆х} = |∆j/∆x|

8.  Построить графики зависимости j = f(x), Е_ср._∆х = f(x_cp).

Таблица 1

№	1	2	3	4	5	6
j, В	0	2	4	6	8	10
Х, см	0	1.5	5.7	11.7	15.5	16.5

Таблица 2

Хср., см	jn, В	jn-1, В	∆j = jn - jn-1	∆X = Xn – Xn-1	Eср. ∆х, В/см
0.75	2	0	2	1.5	1.33
3.6	4	2	2	4.2	0.48
8.7	6	4	2	6	0.33
13.6	8	6	2	3.8	0.53
16	10	8	2	1	2

Расчет

5.  Х_ср1 = (0 + 1,5) см / 2 = 0,75 см

Х_ср2 = (1,5 + 5,7) см / 2 = 3,6 см

Х_ср3 = (5,7 + 11,7) см / 2 = 8,7 см

Х_ср4 = (11,7 + 15,5) см / 2 = 13,6 см

Х_ср5 = (15,5 + 16,5) см / 2 = 16 см

6.  ∆j₁ = 2В – 0В = 2В     ∆Х₁ = 1,5см – 0см = 1,5см

∆j₂ = 4В – 2В = 2В     ∆Х₂ = 5,7см – 1,5см = 4,2см

∆j₃ = 6В – 4В = 2В     ∆Х₃ = 11,7см – 5,7см = 6см

∆j₄ = 8В – 6В = 2В     ∆Х₄ = 15,5см – 11,7см = 3,8см

∆j₅ = 10В – 8В = 2В   ∆Х₅ = 16,5см – 15,5см = 1см.

7.  Е_ср∆х1 = 2В/1,5см = 1,33 В/см

Е_ср∆х2 = 2В/4,2см = 0,48 В/см

Е_ср∆х3 = 2В/6см = 0,33 В/см

Е_ср∆х4 = 2В/3,8см = 0,53 В/см

Е_ср∆х5 = 2В/1см = 2 В/см

График зависимости j = f(x)

 

График зависимости Е_ср.∆х = f(x_ср)

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ.

1. Как графически изображается электрическое поле?
2. Что называется силовыми линиями электрического поля?
3. Что называется эквипотенциалями электрического поля?
4. Что такое напряженность электрического поля?
5. Какая связь между напряженностью и потенциалом электрического поля?
6. Как меняется напряженность между двумя зарядами?
7. Что называется потенциалом электрического поля?