Файл: Отчет по лабораторной работе 1 Исследование электрического поля плоского конденсатора.doc

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации



Кафедра общей и технической физики

СПГГИ (ТУ) им. Г.В. Плеханова

Кафедра ОТФ

Отчет

по лабораторной работе №1

Исследование электрического поля плоского конденсатора


Выполнил: студент группы ЭР-08-1

Проверил: ___________ доцент Фицак В.В.

СПб

2009

1. 
   Цель работы - Измерение напряженности электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между пластинами, определение электроемкости плоского конденсатора.
   

2. 
   Краткое теоретическое обоснование.
   

1. 
   В этой работе изучается электрическое поле и его свойства.
   
2. 
   Напряженность электрического поля – это физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.
   

Потенциал – потенциал в какой-либо точке электростатического поля есть физическая величина, определяемая потенциальной энергией единичного положительного заряда, помещенного в данную точку.

Электроемкость уединенного изолированного проводника – это физическая величина, равная отношению изменения заряда проводника к изменению его потенциала.

Конденсатором – это система двух разноименно заряженных проводников, разделенных диэлектриком. Проводники конденсатора называются пластинами.

Электроемкость конденсатора – это свойство конденсатора накапливать и сохранять электрические заряды и связанное с ними электрическое поле.

Заряд конденсатора – это модуль заряда каждой из пластин, суммарный заряд пластин равен нулю.

ЭДС – это физическая величина, определяемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда.

---

3. Напряжённость – силовая характеристика поля, напряженность электрического поля и потенциал  связаны между собой соотношением




В однородном электрическом поле напряженность равна:

,

где U – напряжение между точками поля, которые находятся на расстоянии x ; Ex – проекция на ось x.
Электроемкость плоского конденсатора можно определить на основании измерения E и U:

где ₀ – электрическая постоянная, S – площадь пластин конденсатора, q – заряд конденсатора.
4. Основываясь на формулах для расчета напряженности поля и электроемкости плоского конденсатора, можно предположить, что с уменьшением расстояния между пластинами конденсатора напряжённость электрического поля и электроемкость возрастают. А так же, вероятно, с увеличением напряжения (при постоянном расстоянии между пластинами) будет увеличиваться напряженность.

III. Расчетные формулы.

1) напряжённость электрического поля плоского конденсатора:

где U – напряжение между точками поля, В;

d – расстояние между пластинами конденсатора, м
2) электроёмкость плоского конденсатора (экспериментальная):

- диэлектрическая проницаемость в вакууме; S – площадь пластин конденсатора, м;

E – напряженность электрического поля, В/м; U – напряжение между точками поля, В
3) электроёмкость плоского конденсатора (теоретическая):

---

- диэлектрическая проницаемость среды.
IV. Формулы погрешностей измерений.

прямых измерений:





м



косвенных измерений:

средняя арифметическая:





средняя квадратичная:








V. Таблицы с результатами измерений и вычислений.

Таблица 1

n	d	Eэксп	U	Eтеор	Cэксп	Cтеор
	см	В/м	В	В/м	Ф	Ф
1	6	2970	200	3333,33	11,981	10,675
2	8	2310	200	2500,00	8,986	8,303
3	10	1800	200	2000,00	7,188	6,470
4	12	1490	200	1666,67	5,990	5,355
5	14	1240	200	1428,57	5,135	4,457
l=	0,285	м		ε=	1
S=	812,25*10-4	м		ε0=	8,85*10-12	Ф/м

---

Таблица 2

n	d	u	Eэксп	Eтеор
	см	В	В/м	В/м
1	10	50	462	500
2	10	75	685	750
3	10	100	914	1000
4	10	125	1120	1250
5	10	150	1380	1500

VII. Графики

1) График зависимости E от d при разных U.



2) График зависимости С от d.



VI. Примеры вычисления:

1. 
   Исходные данные: таблицы 1, 2.
   

2. 
   Вычисления:
   

1)

2) Ф

3) Ф

4) расчеты погрешностей:

3. 
   Окончательные результаты.
   

Представлены в таблицах 1, 2, т.к. каждому значению напряжения соответствует свой результат.

---

VII. Анализ полученного результата.

В лабораторной работе были определены экспериментальная и теоретическая электроемкости плоского конденсатора, и построены графики зависимостей напряженности и электроемкости от расстояния между пластинами. Изначальные предположения подтвердились, и действительно напряженность электрического поля и электроемкость конденсатора находятся в обратно-пропорциональной зависимости от расстояния между пластинами, что подтверждается из расчетов экспериментальных величин.

---