Файл: 4 Зертханалы жмыс Екісымды желіні электростатикалы рісін зерттеу.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.01.2024
Просмотров: 28
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
4 Зертханалық жұмыс № 4. Екісымды желінің электростатикалық өрісін зерттеу
Жұмыстың мақсаты: компьютерлік модельдеуді қолдана отырып, екі сымды желінің жазық параллельді электростатикалық өрісін тәжірибелік зерттеу дағдыларын алу.
4.1 жұмысқа дайындық
"Электростатикалық өріс"СЭТмЭӨТ курсының бөлімін қайталаңыз. "Өріс теориясы" бағдарламасының интерфейсінің сипаттамасымен және зертханалық жұмысты есептеуге және орындауға әдістемелік нұсқаулармен танысу.
Келесілерді орындау:
4.1.1 Шексіз ұзын біркелкі зарядталған осьтің электростатикалық өрісінің кернеулігі мен потенциалын есептеу үшін формулаларды жазу.
4.1.2 Екі параллельді шексіз ұзын әр атты зарядталған осьтердің кернеулігі мен электростатикалық өрісінің потенциалын есептеу үшін формулаларды жазу.
4.1.3 Өткізгіштердің бетінде шекаралық шарттарды жазу.
4.1.4 Екі сымды желінің сыйымдылығын есептеу үшін формуланы жазу.
4.1.5. φ1, φ2 сымдарының бетіндегі потенциалдарды есептеу үшін формулаларды жазу.
4.1.6 m, N, L, K нүктелерінде өткізгіштердің бетіндегі электростатикалық өрістің кернеуліктерін есептеу үшін формулаларды жазу.
4.1.7 өткізгіштің бетінде еркін электр зарядының тығыздығын есептеу үшін формулаларды жазу.
4.1 к е с т е – зертханалық жұмысқа тапсырма нұсқалары
| Нұсқа № | Сымның радиусы | Сымдардың ара қашықтығы, d мкм | Сымдар арасындағы кернеу U,В | |
| R1,мкм | R2,мкм | |||
| 1 | 10 | 5 | 60 | 100 |
| 2 | 10 | 15 | 80 | 120 |
| 3 | 15 | 20 | 100 | 110 |
| 4 | 20 | 10 | 120 | 160 |
| 5 | 5 | 10 | 70 | 90 |
| 6 | 8 | 16 | 90 | 220 |
4.2 Жұмыстың орындау тәртібі
4.2.1 "өріс теориясы" бағдарламасын компьютердің жұмыс үстеліндегі белгі бойынша тінтуірдің сол жақ батырмасын басу арқылы іске қосу (4.1-сурет). Бағдарламаның басты терезесі ашылады (4.2 сурет).
4.1 сурет
4.2.2 Берілген нұсқаға сәйкес сымдар радиустарын және d радиустарын орнату.
4.2.3 "салу" батырмасы бойынша тінтуірдің сол жақ батырмасын басу арқылы жұмыс аймағында екі сымды желіні құру. Экранда екі сымды желі пайда болады (4.3 сурет).
4.2.4 Сызықтың геометриялық параметрлерін анықтау: a – электрлік ось пен нөлдік әлеует жазықтығы арасындағы қашықтық, S1, S2 - геометриялық осьтер мен нөлдік әлеует жазықтығы арасындағы қашықтық. Алынған мәндерді "a, S1, S2" 4.2-кестеге енгізу.
4.2.5 Кернеу көзінің көмегімен берілген нұсқаға сәйкес сым арасындағы кернеуді орнату (4.2 сурет, бағдарлама интерфейсінің сипаттамасы және әдістемелік нұсқаулар).
4.2.6 "ось"батырмасы бойынша тінтуірдің сол жақ батырмасын басу арқылы электр осьтерінің кескінін алу.
4.2.7 Екі сымды желінің сыйымдылығын ұзындық бірлігіне өлшеу. Алынған сыйымдылық мәнін 4.2-кестеге жазу керек.
4.2.8 Берілген нүктелерде сымдар бетіндегі электростатикалық өрістің кернеулігін өлшеу: M, N, L, K.
4.2.9 Қадаммен екі сымды сызық өрісінің эквипотенциалды сызықтарын құру (оқытушының нұсқауы бойынша).
4.2.10 Екі сымды желінің электростатикалық өрісінің күштік сызықтарын салу.
4.2.11 Екі сымды желінің электростатикалық өрісінің алынған суретін "*bmp экспорттау " батырмасы бойынша тінтуірдің сол жақ батырмасын басу арқылы сақтау.
4.3 жұмыс нәтижелерін өңдеу және талдау
4.3.1 "a, S1, S2" екі сымды сызықтың геометриялық параметрлерін теориялық есептеуді орындау, есептеу нәтижелерін 4.2-кестеге, "Теориялық есептеу" бағанына енгізу. 4.4.2.есептеу нәтижелерін 4.2 кестеге, "Эксперимент"бағанына енгізу. Алынған нәтижелерді салыстыру.
4.3.2. Екі сымды желінің сыйымдылығын және φ1, φ2 сымдарының бетіндегі потенциалдарды теориялық есептеуді орындау, есептеу нәтижелерін 4.2-кестеге енгізу, "Теориялық есептеу" бағаны. 4.2 кесте - "Эксперимент"бағанына Қос сымды желінің сыйымдылығын және φ1, φ2 сымдарының бетіндегі потенциалдарды өлшеу. Алынған нәтижелерді салыстыру.
4.3.3 Берілген нүктелерде сымдар бетіндегі кернеулердің теориялық есебін орындау: M, N, L, K. Берілген нүктедегі сымдардың бетіндегі кернеулікті өлшеу: M, N, L, K. Алынған нәтижелерді салыстыру.
4.3.4 Берілген нүктелерде беттік зарядтың тығыздығын теориялық есептеуді орындау: M, N, L, K. Табылған эксперименталды кернеуліктер бойынша, беттік зарядтың тығыздығын есептеу. Есептеу нәтижелерін 4.2 кестеге, "Эксперимент"бағанына енгізу. Алынған нәтижелерді салыстыру.
4.3.5 Алынған эксперименталды өрістің суретін сақтау және басып шығару.
4.3.6 Қорытынды жасау.
4.2 кесте – зертханалық жұмыстың нәтижелері
| Геометр. Желінің көрсеткіштері; өткізгіштің бетіндегі потенциалдар; С сыйымдылық, Е кернеулік, σ беттің зарядтық тығыздығы | Теориялық есептеу | тәжірибе |
| а, м | 28,94мм | |
 , м | 30,62мм | |
 , м | 29,37мм | |
| φ1,В  | 42,82 | |
| φ2,В | -57,92 | |
| С, Ф/м | | |
 , В/м | 1,57 | |
 , В/м | 3,24 | |
 ,В/м | 5,4 | |
 , В/м | 3,86 | |
| σМ, Кл/м2 | 1,4*10^-11 | |
| σN, Кл/м2 | 2.86*10^-11 | |
| σL, Кл/м2 | 4.7*10^-11 | |
| σK, Кл/м2 | 3.4*10^-11 | |
4.4 "өріс теориясы" бағдарламасының интерфейсін сипаттау»
Бағдарламаның басты мәзірі (4.2 сурет) жұмыс аймағы мен екі жақты жиегінен тұрады, ол жерде өлшегіш аспаптар мен басқарма нүктелері бар. Жұмыс аймағы координаттық тордан тұрады, оның түрін «Сет» нүктесі арқылы өзгертуге болады.
Сол жақ жиегінің жоғары жағында сурет салу құралдары орналасқан, олар келесі нүктелерден тұрады:
− жұмыс аймағындағы сурет салу нүктесі;−
− жұмыс аймағындағы қате қойылған нүктелерді кетіруге арналған нүкте (өшіргіш);
− суреттерді қиып алып нүктелерді байланыстыратын нүкте;
− жұмыс аймағындағы қате салынған қималарды кетіруге арналған нүкте (өшіргіш);
− эквипотенциалды және күштік сызықтардан жұмыс аймағын тазалау үшін пайдаланатын нүкте;
− күштік сызықтарды салуға арналған нүкте;−жұмыс аймағындағы торларды өзгертуге арналған нүкте;
− электр өрісін салуға арналған нүкте.Сондай ақ солтүстік аймағындағы орналасқандар:
−
өрістің кернеулігін өлшейтін аспап, аспап тышқанның сол жақ нүктесін басып «
» нүктесі арқылы қосылады!− екісымды желінің геометриялық көрсеткіштеін анықтауға арналған нүкте;
− аймақты ашатын нүкте, «+» и «−» масштабты өзгертуге арналған нүкте:
Оң жақ жиегінің жоғары жағында өткізгіштің радиустарын және олардың ортасынын ара қашықтығын орнату үшін жасалған «Построить» нүктесі бар ол екісымды желінің көрсеткіштерімен бірге жұмыс аймағын белгілейтін нүкте, сондай ақ оң және сол нүктелерінен тұратын үш жиектеме орналасқан.
Екісымды желіні тұрғызғаннан кейін жұмыс аймағының төменгі жағында сызғыш пайда болады, 4.3 сурет орнатылған масштабты көрсету үшін арналған.
Сонымен қатар жиектің оң жағында орналасқандар:
−
екісымды желінің электрстатикалық өрісіндегі кез келген нүктенің потенциалын өлшеуге арналған вольтметр;−
екісымды желінің өткізгіштер арасындағы кернеуін орнату үшін үш ауыстырып қосұышы бар кернеу көзі орналасқан;
− екісымды желінің сыйымдылығын өлшейтін аспап, тышқанның сол жағын басып «F» нүктесін басады; 
− екісымды желінің суретін сақтау нүктесі;
- «құлып» екісымды желінің орнатылған көрсеткіштерін және кернеуін ашып жабуға арналған нүкте.
4.2 сурет- Бағдарламаның интерфейсі
4.3 сурет – Екісымды желі
Әдістемелік нұсқау
«Теория поля» бағдарламасының сипаттамасымен танысу.
Сымдардың радиустарын
және сымдар арасындағы қашықтықты d орнату үшін сырғытпалар және және d мәнін көбейтетін немесе азайтатын, сәйкесінше оң жақтағы және сол жақтағы батырмалар қолданылады. Екі сымды желінің орнықты параметрлерінің кездейсоқ өзгерістерін болдырмау үшін, тінтуірдің сол жақ батырмасымен «құлып» түймесіне басу керек. Екі сымды желіні тұрғызу үшін «Құру» батырмасын басамыз (4.3 сурет). Желінің геометриялық параметрлерін анықтау үшін «Геометрия» түймесіне басамыз, a ,S1, S2 мәндері пайда болатын аумақ ашылады.
Сымдар арасындағы кернеу үш ауыстырып қосқышы бар кернеу көзі арқылы орнатылады. Кернеуді арттыру үшін тінтуірдің сол жақ батырмасымен сәйкес келетін кернеу көзінің ауыстырып қосқышына басамыз, кернеуді азайту үшін тінтуірдің оң жақ батырмасын басу керек.