ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 408
Скачиваний: 2
1
Э Л Е К Т Р И Ч Е С Т В О
лабораторный практикум
Часть 2
Учебно-методическое пособие для студентов специальностей:
020101 – химия
020201 – биология
020301 – геология
020302 – геофизика
020304 – гидрогеология
020306 – экологическая геология
020900 – физика, химия и механика материалов
Воронеж - 2009
2
Составители: С.Н. Дрождин, А.М. Косцов, А.М. Солодуха
3
СОДЕРЖАНИЕ
1.
Работа № 5. Изучение электростатического поля…………………..4
2.
Работа № 6. Определение удельного заряда электрона методом
магнетрона……………………………………………………………12
3.
Работа № 7. Исследование вольт-амперной характеристики
полупроводниковых диодов………..……………………………….18
4.
Работа № 8. Изучение явления гистерезиса ферромагнетиков… 26
5.
Список литературы ………………………………………………….40
4
РАБОТА № 5
ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Цель работы:
ознакомиться с основными характеристиками и способами
описания
электростатических
полей,
провести
экспериментальное
моделирование электростатических полей, создаваемых электродами,
методом электролитической ванны.
Оборудование:
установка ФЭЛ-8.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Электрические заряды создают в окружающем их пространстве
электрическое поле, которое действует с некоторой силой
F
на любой
заряд
q
, помещенный в произвольную точку поля, что и является
основным признаком наличия поля. Если заряды-источники поля
неподвижны, то говорят об
электростатическом поле
.
Основной количественной характеристикой электрического поля (его
силовой характеристикой) является напряженность
Е
– векторная
величина, определяемая как отношение силы
F
, действующей на заряд
q
,
помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда:
q
F
E
. (1)
Если электрическое поле , в котором находится заряд
q
, создано другим
зарядом
Q
, то сила
F
в (1) – это сила кулоновского взаимодействия этих
двух зарядов (СИ):
2
0
4
r
F
, (2)
где
r
– расстояние между зарядами,
= 8,86
10
-12
Кл
В
-
1
м
-1
–
электрическая постоянная,
диэлектрическая проницаемость среды –
безразмерная
величина,
показывающая
во
сколько
раз
сила
взаимодействия между двумя точечными зарядами в диэлектрической
среде меньше чем сила их взаимодействия в вакууме (для любого
диэлектрика
, для вакуума
=
1, для воздуха
). Из (1) и (2)
следует, что напряженность поля точечного заряда в вакууме описывается
формулой:
2
0
4
r
Q
E
, (3)
и, как видно из (3), изменяется обратно пропорционально квадрату
расстояния от заряда-источника поля.
Направление вектора
Е
в данной точке поля, очевидно, совпадает с
направлением силы, действующей на положительный заряд, находящийся
в этой точке.
5
В
Международной
системе
единиц
СИ
напряженность
электрического поля измеряется в
вольтах на метр (В/м).
Электрическое
поле
можно
изображать с помощью силовых
линий.
Силовая
линия
–
это
воображаемая направленная линия,
проведенная
в
поле
так,
что
касательная в каждой ее точке
совпадает
по
направлению
с
вектором напряженности в этой
точке. Силовые линии не могут
пересекаться, поскольку в каждой
точке поля напряженность имеет
только
одно
совершенно
определенное
значение.
Чтобы
оценивать с помощью силовых
линий не только направление, но и
величину вектора напряженности, условились считать, что напряженность
поля численно равна количеству силовых линий, пересекающих
поверхность единичной площади, расположенную в данном месте поля
перпендикулярно силовым линиям.
Силовые
линии
электростатического
поля
начинаются
на
положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах.
Другая характеристика электрического поля (энергетическая) – это
потенциал
, который в отличие от напряженности является скалярной
величиной.
Если точечный заряд
q
перемещается в электростатическом поле из
точки
a
в точку
b
(рис.1), то силы, действующие на него со стороны поля в
каждой точке траектории, совершают над зарядом работу:
b
a
l
d
F
A
, (4)
где
E
q
F
- это электрическая сила, действующая на заряд в каждой
точке, а
l
d
- это вектор малого перемещения заряда вдоль траектории. Для
простоты будем считать, что поле создано неподвижным точечным
зарядом
Q.
Тогда сила
F
в (4) – это сила кулоновского взаимодействия
зарядов
Q
и
q
(см. формулу (2)).
Рис. 1.
d
d
l
а
r
b
r
a
F
ds
Q