ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИМИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯРОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИфедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образованияСАНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТКафедра общей и технической физикиОтчет по лабораторной работе № 1По дисциплине: ФизикаТема «Исследование электрического поля плоского конденсатора»Выполнил: студент гр. АПН-22 ______________ /Сафронов А.А./_{(подпись) (Ф.И.О)}Проверил: _______________ / /_{(подпись) (Ф.И.О)}Санкт-Петербург2023Цель работы: измерение напряжённости электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между пластинами, определение электроёмкости плоского конденсатора.Краткое теоретическое содержаниеЯвление, изучаемое в работе - напряжённость электрического поля.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 электрического поля уединённого проводника к его потенциалуКонденсатор– 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.Напряжённость – силовая характеристика поля, напряженность электрического поля и потенциал  связаны между собой соотношением Основные расчётные формулы1) Напряженность в однородном электрическом поле ,где U – напряжение между точками поля, которые находятся на расстоянии d; Ex – проекция на ось x. 2) Теоретическая электроемкость плоского конденсаторагде ₀ – электрическая постоянная,  – диэлектрическая проницаемость среды ( воздуха ≈ 1), S – площадь пластин конденсатора.3) Экспериментальная электроемкость плоского конденсатора4) Сила взаимного притяжения пластинИсходные данныеa = 28,4 смb = 28,4 смПлощадь пластины конденсатора S=0,08 м²Электрическая постоянная ₀ =8,85*10^-12 Ф/мПогрешности прямых измеренийΔd = 1 ммΔU = 5 ВΔE = 10 В/мСхема установкиУстановка состоит из источника питания (1); измерителя напряжения (2); измерителя электрического поля (3); плоского конденсатора с раздвижными пластинами (4), установленными на профильной скамье (5); соединительных проводов. Измеритель напряженности электрического поля прикреплен к правой пластине конденсатора и соединен с мультиметром (6). Параллельно к пластинам присоединен мультиметр, измеряющий напряжение на пластинах, подаваемое от источника питания.

---

Формулы погрешности косвенных измеренийсредняя арифметическаясредняя квадратичнаяТаблицыТаблица 1. Зависимость напряжённости плоского конденсатора и его электроёмкости от расстояния между пластинами.

№	d	Eэксп.	U	Eтеор.	Cэксп.	Cтеор.
	см	В/м	В	В/м	Ф	Ф
1	12	1540	200	1667	5,45*10-12	5,12*10-12
2	10	1920		2000	6,79*10-12	7,08*10-12
3	8	2430		2500	8,60*10-12	8,85*10-12
4	6	3260		3333	11,54*10-12	11,80*10-12
5	4	4850		5000	17,17*10-12	17,70*10-12
6	2	9280		10000	32,85*10-12	35,40*10-12

Таблица 2. Зависимость напряжённости поля плоского конденсатора от подаваемого напряжения.

№	d	U	Eэксп.	Eтеор.
	см	В	В/м	В/м
1	10	50	512	500
2		75	752	750
3		100	996	1000
4		125	1222	1250
5		150	1351	1500
6		175	1640	1750
7		200	1870	2000

---

Пример вычислений по опыту 1 для таблицы 1:Пример вычислений по опыту 1 для таблицы 2:Расчет взаимного притяжения пластин при расстояниях между обкладками d₁=0,01 мм, d₂ = 1 мм и d₃ =10 мм при U = 200 В. Расчеты приведены в таблице 3:Таблица 3.

Номер расчета	d, мм	E2, (В/м)2	p, H	F, H
1	0,01	4*1014	1770	141,6
2	1	4*1010	0,177	1,42*10-2
3	10	4*108	0,00177	1,42*10-4

Пример расчета 1:Проведу теоретический расчет значений энергии поля конденсатора W в зависимости от напряжения U в диапазоне от 0 до 500 В для d₁ = 5 мм и d₂ = 10 мм, с учетом. Расчеты приведены в таблице 4.Таблица 4.

Номер расчета	U, B	d1, мм	W1, Дж	d2, мм	W2, Дж
1	50	5	1,77*10-7	10	0,9*10-7
2	125		11,1*10-7		5,5*10-7
3	200		28,3*10-7		14,2*10-7
4	275		53,5*10-7		26,7*10-7
5	350		86,7*10-7		43,3*10-7
6	425		127,8*10-7		63,9*10-7
7	500		177*10-7		88,5*10-7

---

Пример расчета 1:Графический материал

Рис.1 Зависимость Еэксп и Етеор от d

Рис.2 Зависимость Сэксп и Стеор от d

Рис.3 Зависимость Еэксп и Етеор от U

Рис. 4 Зависимость энергии W от напряжения U

Расчеты погрешностей

Анализ полученного результатаВ 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.

---

Смотрите также файлы

• Коряковка бастауыш мектебі Тамыз.docx

• Тематика курсовых работ по дисциплине Дополнительное образование детей история и современность.docx

• Практическая работа. Определение классов защищенности средств вычислительной техники от несанкционированного доступа. Цель работы.docx

• Различают два вида испытаний всасывающих и напорных рукавов контрольные и эксплуатационные.docx

• Схемы с ручным управлением.pptx