Порядок выполнения работы. В прямоугольную ванну N, заполненную электролитом (водой), помещают металлические электроды Э1 и Э2

В прямоугольную ванну N, заполненную электролитом (водой), помещают металлические электроды Э₁ и Э₂, поле которых изучают. Электроды укрепле­ны в держателях, опирающихся на стенки ванны. На зажимы электродов от трансформатора Т_р подается переменное напряжение.

В измерительную часть схемы входят зонд Z (металлический стержень с острым концом), потенциометр, осциллограф, вольтметр.

Для исследования поля между электродами в него помещают зонд, соеди­ненный через осциллограф с точкой В потенциометра. Потенциал точки В от­носительно электрода Э₁измеряется вольтметром V. Если между зондом Z и точкой В имеется некоторая разность потенциалов, то на экране осциллографа появится синусоидальный сигнал, амплитуда которого пропорциональна разности потенциалов между ними.

Перемещая зонд Z, можно найти в ванне та­кую точку в, которая имеет такой же потенциал, как и точка В. В этом случае амплитуда сигнала на экране осциллографа будет минимальная (добиться ее нулевого значения не удается, т.к. при измерениях на переменном токе про­мышленной частоты неизбежны наводки на аппаратуру). Найдя ряд точек, по­тенциал которых соответствует потенциалу точки В, определяют эквипотенци­альную линию.

1.С помощью держателей установить в ванне две плоские пластины, параллельные друг другу. На миллиметровой бумаге в некотором масштабе (на­
пример, 1: 2 или 1: 3) изобразить электроды и дно ванны, заключенное между
ними.

2. Собрать электрическую цепь по схеме (рис. 10).

3. Включить осциллограф и прогреть его в течение 1-2 мин. При необходи­мости, используя ручку «фокус», добиться, чтобы светящаяся линия на экра­не стала тоньше.

4. Включить цепь.

5. Потенциометром установить разность потенциалов между точками А и В: U_AB =0, 1 U. Держа зонд вертикально, перемещать его в области S ₁ так, как по­казано (двойной стрелкой) на рис. 10, до тех пор, пока амплитуда сигнала, на­блюдаемого на экране осциллографа, не будет минимальной. Найденную точку эквипотенциальной линии отметить на миллиметровой бумаге. Найти в ванне не менее 7-8 точек в разных ее областях, (а по ним всю линию равного потен­циала) с φ ₁ =0, 1 U.

6. Повторить измерения для φ ₂ =0, 3 U, φ _з =0, 3 U и т.д. Построить не менее 6 эквипотенциальных линий.

7. Установить потенциометром разность потенциалов между точками А и В,
равную 0, 5 U. Мысленно выделить в ванне эквипотенциальную линию, по­тенциалы точек которой φ =0, 5 U. Поместить между пластинами кольцо из
металла так, чтобы его диаметр совпал с выделенной эквипотенциальной ли­нией. Выяснить, одинаковы или нет потенциалы точек, лежащих внутри
кольца, на кольце. Начертить на миллиметровой бумаге эквипотенциальные
линии при наличии между плоскими электродами кольца из проводящего ма­териала, повторив операции (см. пп. 1, 5, 6).

8. Установить в ванне новые электроды и повторить операции (см. пп. 1, 5, 6).

9. Пользуясь данными измерений п. 5.6, построить график зависимости потенциала φ _х точки между электродами от расстояния, отсчитываемого от электрода Э₁.

10.Для поля, созданного плоскими электродами, найти напряженность поля по формуле (9) для четырех произвольно выбранных точек и построить линии напряженности.

11.На всех трех графиках, построенных при выполнении пп. 6, 7, 8, вычертить линии напряженности.

Контрольные вопросы

1.Какое поле называется электростатическим?

2. Что такое напряженность электростатического поля, в каких единицах она
измеряется?

3. Какое электростатическое поле называется однородным?

4. Дать определения потенциала, эквипотенциальной поверхности. Назвать
единицы измерения потенциала.

5. Доказать, что силовые линии перпендикулярны эквипотенциальным поверх­ностям.

6. Вывести связь между напряженностью и потенциалом электростатического
поля.

7. В чем заключается явление электростатической индукции, и где оно описывается в данной работе?

8. Каковы напряженность поля внутри кольца и потенциалы разных его точек?

9. Как записывается и читается теорема Остроградского-Гаусса? Каково ее назначение?

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2