Нижегородский Государственный Технический Университет.
    
    
    
    
    
     Лабораторная работа по физике №2-24. Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны Выполнил студент Группы 99 - ЭТУ Наумов Антон Николаевич Проверил: Н. Новгород 2000г. Цель работы: изучение метода моделирования электростатических полей в электролитической ванне и исследование их характеристик в пространстве между электродами различной формы. Теоретическая часть. Электростатическое поле - поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами. Характеристиками этого поля являются напряженность и потенциал ?, которые связаны между собой следующим соотношением: . В декартовой системе координат: , где единичные орты. Удобной моделью электрического поля является его изображение в виде силовых и эквипотенциальных линий. Силовая линия - линия, в любой точке которой направление касательной совпадает с направлением вектора напряженности Эквипотенциальная поверхность - поверхность равного потенциала. На практике электростатические поля в свободном пространстве создаются заданием на проводниках - электродах электрических потенциалов. Потенциал в пространстве между проводниками удовлетворяет уравнению Лапласа:. В декартовой системе координат оператор Лапласа: . Решение уравнения Лапласа с граничными условиями на проводниках единственно и дает полную информацию о структуре поля. Экспериментальная часть. Схема экспериментальной установки. Методика эксперимента: В эксперименте используются следующие приборы: генератор сигналов Г3 (I), вольтметр универсальный B7 (2) c зондом (3), электролитическая ванна (4) с набором электродов различной формы (5). Устанавливаем в ванну с дистилированной водой электроды. Собираем схему, изображенную на РИС. 1. Ставим переключатель П в положение "U". Подготавливаем к работе и включаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=5 кГц и напряжением U=5 В, затем ставим переключатель П в положение "S". Далее, помещаем в ванну электроды различной формы ( в зависимости от задания ) и затем, водя по ванне зондом, определяем 4 - эквипотенциальные линии: 1B, 2B, 3B, 4B. И так далее для каждого задания. Задание №1. Исследование электростатического поля плоского конденсатора. Таблица 1. Зависимость потенциала ? от расстояния. ? = ? (x),В x y ? = ? (x),В x y ? = ? (x),В x y ? = ? (x),В x y 0 -11 0 1,38 -5 0 2,88 1 0 4,34 7 0 0,14 -10 0 1,62 -4 0 3,13 2 0 4,57 8 0 0,37 -9 0 1,88 -3 0 3,40 3 0 4,8 9 0 0,62 -8 0 2,14 -2 0 3,65 4 0 4,99 10 0 0,82 -7 0 2,37 -1 0 3,88 5 0 4,99 11 0 0,1 -6 0 2,64 0 0 4,10 6 0 Таблица 2. Эквипотенциальные линии. ? = ? (x),В x y ? = ? (x),В x y ? = ? (x),В x y ? = ? (x),В x y 1 -5,7 9 2 -1,6 9 3 2,6 9 4 6,6 9 1 -5,8 6 2 -1,5 6 3 2,5 6 4 6,4 6 1 -5,7 3 2 -1,5 2 3 2,5 3 4 6,5 3 1 -5,7 0 2 -1,5 0 3 2,5 0 4 6,5 0 1 -5,7 -3 2 -1,5 -3 3 2,6 -3 4 6,5 -3 1 -5,7 -6 2 -1,5 -6 3 2,6 -6 4 6,5 -6 1 -5,8 -9 2 -1,5 -9 3 2,6 -9 4 6,5 -9 Обработка результатов измерений. 1). График зависимости . 2). Зависимость . при xx2 3). Погрешность измерения Е: .
    Е = (Е ? ?Е) = (25 ? 0,15) 4). Силовые и эквипотенциальные линии электростатического поля плоского конденсатора 5). Задача №1.
    
    
    
    
    
     6). Задача №2. ; Задание №2. Исследование электростатического поля цилиндрического конденсатора. Радиусы цилиндров A =3,5 см, В=8,8см Таблица 3. Зависимость ????r),В r,см ????r),В r,см 0,06 0 2,84 6 0,05 1 3,65 7 0,05 2 4,32 8 0,05 3 4,85 9 0,82 4 4,86 10 1,96 5 Таблица 4. ............