Файл: Изучение распределения потенциала в электростатическом поле.doc

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.11.2023

Просмотров: 20

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.




7. На рисунке изображено однородное электрическое поле. Между какими точками нет напряжения (равно нулю), между какими точками оно одинаково, а между какими максимальное?



Между какими точками нет

напряжения (равно нулю)?





Между какими точками макси-мальное напряжение?





Между какими точками на-

пряжение одинаково?









8 . На рисунке изображено поле точечного

заряда. Сравните работу по перемещению

положительного заряда во всех указанных

случаях.Замените знак «?» знаком «>», «<»

или «=».



А1-2 А1-3

А2-1 А2-3

А3-1 А3-2

А4-1 А4-2

А1-2 А3-5

А1-3 А1-4

А1-2 А1-4

А2-1 А2-4

А3-1 А3-4

А4-1 А4-3

А1-2 А4-6

А2-3 А1-5

А1-2 А1-5

А2-1 А2-5

А3-1 А3-5

А4-1 А4-5

А3-5 А4-6

А2-6 А1-4

А1-2 А1-6

А2-1 А2-6

А3-1 А3-6

А4-1 А4-6

А1-5 А1-3

А2-3 А3-2


9.На рисунке к задаче 7 изображено поле точечного заряда.

Найдите А1-2 А1-5 А4-1, если r1=10см; r2=20см; r3=30см, заряд источник равен 4 мКл, заряд пробник 3 нКл. к=9•109 Н•м2/Кл2.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
10. На рисунке к задаче 7 изображено поле точечного заряда. Сравните скорости положительных заряженных частиц после перемещения их электрическим по указанным траекториям. Замените знак «?» знаком «>», «<» или «=».


V1-2 V1-3

V2-1 V2-3

V3-1 V3-2

V4-1 V4-2

V1-2 V3-5

V1-3 V1-4

V1-2 V1-4

V2-1 V2-4

V3-1 V3-4

V4-1 V4-3

V1-2 V4-6

V2-3 V1-5

V1-2 V1-5

V2-1 V2-5

V3-1 V3-5

V4-1 V4-5

V3-5 V4-6

V2-6 V1-4

V1-2 V1-6

V2-1 V2-6

V3-1 V3-6

V4-1 V4-6

V1-5 V1-3

V2-3 V3-2




11. На рисунке изображено однородное электрическое поле. Сравните работу по перемещению положительного заряда во всех указанных случаях.

А1-2 А1-3

А2-1 А2-3

А3-1 А3-2

А4-1 А4-2

А1-2 А3-5

А1-3 А1-4

А1-2 А1-4

А2-1 А2-4

А3-1 А3-4

А4-1 А4-3

А1-2 А4-6

А2-3 А1-5

А1-2 А1-5

А2-1 А2-5

А3-1 А3-5

А4-1 А4-5

А3-5 А4-6

А2-6 А1-4

А1-2 А1-6

А2-1 А2-6

А3-1 А3-6

А4-1 А4-6

А1-5 А1-3

А2-3 А3-2



12. На рисунке к задаче 10 изображено однородное электрическое поле. Сравните скорости положительных заряженных частиц после перемещения их электрическим по указанным траекториям. Замените знак «?» знаком «>», «<» или «=».




V1-2 V1-3

V2-1 V2-3

V3-1 V3-2

V4-1 V4-2

V1-2 V3-5

V1-3 V1-4

V1-2 V1-4

V2-1 V2-4

V3-1 V3-4

V4-1 V4-3

V1-2 V4-6

V2-3 V1-5

V1-2 V1-5

V2-1 V2-5

V3-1 V3-5

V4-1 V4-5

V3-5 V4-6

V2-6 V1-4

V1-2 V1-6

V2-1 V2-6

V3-1 V3-6

V4-1 V4-6

V1-5 V1-3

V2-3 V3-2


1 3. На рисунке изображены силовые линии и линии, соответствующие потенциалам 5 В и 10 В, поля, созданного зарядом q1 = 50 мкКл.

Изобразите линию, соответствующую потенциалу 20 В.

Изобразите в том же масштабе силовые линии и эквипотенциальные поля, созданного зарядом q2 = -25 мкКл.
1 4. На рисунке изображены силовые линии и линии,

соответствующие потенциалам 10 В и 20 В, поля,

созданного зарядом q1 = -20 мкКл.

Изобразите линию, соответствующую потенциалу

5 В. Изобразите в том же масштабе силовые линии и эквипотенциальные поля, созданного зарядом q2 = 40 мкКл.
15. На рисунке изображено однородное электрическое поле и однородное гравитационное поле. Сравните работу по перемещению пробного заряда (>˂=) и пробной массы.

Сравните скорости пробных зарядов и масс, переместившихся между указанными точками. Начальные скорости равны нулю (сопротивление не учитывать)

Г равитационное поле

А1-2 А2-5

А4-6 А1-5

А1-3 А1-6

А1-5 А2-6

А1-4 А3-6

V1-2 V2-5

V4-6 V1-5

V1-3 V1-6

V1-5 V2-6

V1-4 V3-6



Электрическое поле

А1-2 А2-5

А4-6 А1-5

А1-3 А1-6

А1-5 А2-6

А1-4 А3-6

V1-2 V2-5

V4-6 V1-5

V1-3 V1-6

V1-5 V2-6

V1-4 V3-6



16. Заполните пропуски в тексте, используя слова: кулоновская, электрическое, силовое

Если в пространство, окружающее любой ______________заряд внести другой заряд, то на него будет действовать ____________ сила, т.е. в пространстве окружающем любой заряд существует _____________ поле.

Электрическое взаимодействие зарядов осуществляется через посредство _______________ поля. Каждый заряд создает в окружающем пространстве _______________поле и оно действует на другие заряды.

17. Опишите принцип действия установки и из каких частей она состоит?




A________________________________________

B________________________________________

C________________________________________

D________________________________________

E________________________________________

R________________________________________

V__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
18. Связь междунапряженностью и напряжением связано соотношением:
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

19.В СИ напряженность измеряется в _______________, напряжение в _____________ .

Описание установки и метода измерений
В данной работе исследование электрического поля заряженных металлических электродов осуществляется путем моделирования этого поля те созданием другого эквивалентного ему поля Таким эквивалентом является электрическое поле в электролите с плохой проводимостью в который помещают увеличенную копию исследуемой электродной системы а электроды подключают к делителю напряжения цепи источника тока подобрав нужные их потенциалы Этот метод получил название метода
электро-литической ванны

О н основан на том что при слабых токах в электролите справедлив закон Ома  те линии тока совпадают с линиями напряженности поля а эквипотенциальные поверхности поля в электролитической ванне совпадают с эквипотенциальными поверхностями моделируемого электростатического поля Так как, зонд вводится в проводящую среду то решается проблема стекания с него индуцированного заряда

Надо однако выполнить следующие условия:

  1. Электролит должен быть однородным и с большим омическим сопротивлением

  2. Вместо постоянного тока целесообразно использовать переменный ток небольшой частоты Этим устраняется электролитическая поляризация электродов вследствие электролиза

  3. Для измерения потенциалов соответствующих эквипотенциальных поверхностей используется электрическая схема напоминающая мостиковую схему в которой реохорд заменен потенциометрическим реостатом с вольтметром измеряющим напряжения между подвижным контактом реостата и его концевой клеммой присоединенной к электроду ванны потенциал которого принят за нуль Роль двух других плеч играют участки электролита по разные стороны от эквипотенциальной линии на которой находится зонд при условии равновесия те когда он имеет потенциал подвижного контакта реостата измеряемый вольтметром

В макете лабораторной установки используется электролитическая ванна из оргстекла которая позволяет изучать электрическое поле в одной плоскости Электролитом служит водопроводная вода Схема включения установки показана на рис3 Зонд изготовленный в виде острия на изолирующей ручке подсоединен к клемме амперметра Вольтметр соединенный с делителем напряжения измеряет его потенциал относительно одного из электродов (на рисунке электрод А) Вольтметр установлен внутри макета установки Значения потенциалов измеряемых вольтметром в виде таблицы указаны на установке Определение координат исследуемых точек поля и электродов производится с помощью координатной сетки

Измерения и обработка результатов измерений


  1. Заполняют ванну водой регулируя её горизонтальность установленными винтами

  2. На листе миллиметровой или клетчатой бумаги в соответствующем масштабе наносят форму и расположение электродов

  3. Включают в сеть ванну

  4. Устанавливают переключатель делителя напряжения в крайнее положение записывают соответствующее ему показание вольтметра указанное в таблице на макете установки

  5. Водят зондом вдоль горизонтальной оси координатной сетки пока не найдут положение при котором стрелка амперметра установится на «0» (нуль) За потенциал зонда (и соответствующей точки поля) можно принять показание вольтметра Отметив на миллиметровой бумаге найденную точку ищут соседнюю точку отстоящую на 1-2 см и таким путем находят достаточное число точек для построения эквипотенциальной линии Точки с одинаковым потенциалом соединяют линией

  6. Уменьшают показания вольтметра и записав как потенциал следующей эквипотенциальной линии находят таким же способом координаты точек с этим значением потенциала Таким образом исследуется вся ванна

  7. После построения эквипотенциальных линий на графике наносятся силовые линии перпендикулярно к эквипотенциальным линиям и к поверхности электродов в точках входа и выхода

  8. Зная распределение эквипотенциальных линий в электролитической ванне можно определить значение напряженности поля в любой его точке Например найдем значение в произвольной точке х =х0 при у=0 Для этого на миллиметровой бумаге необходимо построить график зависимости   (х) Поскольку или  то напряженность поля можно найти графически как производную функции в точке х0 Численному значению вектора на графике соответствует тангенс угла наклона касательной к кривой в точке х = х0 Если поле однородно или эквипотенциальные линии расположены так близко что поле можно считать однородным то