1. Проверить электрическую схему. Заготовить для рисунка поля лист бумаги в клетку размером в половину листа фольги. Нанести оси координат в масштабе 1:2. Нарисовать электроды.
2. Включить выпрямитель ВСП-33 и мультиметр в сеть 220 В. На мультиметре переключателями установить режим измерения постоянного напряжения U– и предел измерения 2 В.
3. Определить потенциалы электродов. Для этого коснуться зондом левого и правого электродов. Показания мультиметра записать около изображений электродов.
4. Выбрать шаг изменения потенциала между соседними эквипотенциальными линиями так, чтобы можно было снять не менее шести эквипотенциальных линий, например D j = 50 мВ.
Определить положение не мене шести точек на листе фольги со значением первого выбранного потенциала φ =50 мВ. Для этого зонд перемещать по листу фольги недалеко от левого электрода в радиальном направлении. Определить координату точки касания зонда, при которых мультиметр показывает потенциал, близкий к 50 мВ. Затем повторить поиск точек, перемещая зонд в других направлениях около левого электрода. Координаты найденных точек нанести на лист бумаги. Около точек провести плавную линию. Линия должна либо замкнуться, либо дойти до краев листа.
5. Повторить измерения, определяя положение шести эквипотенциальных линий с потенциалом, возрастающим на 50 мВ, постепенно смещаясь к правому электроду. Линии должны быть расположены по всей высоте листа фольги от верхнего до нижнего края или замыкаться вокруг электродов. У каждой линии указать её потенциал.
Отключить приборы от сети.
6. Провести не менее шести силовых линий, используя условие ортогональности силовых линий к эквипотенциальным поверхностям, то есть их касательные в точках пересечения должны быть взаимно перпендикулярны. Центральная силовая линия может быть проведена по оси симметрии от электрода к электроду. Другие линии проводят выше и ниже так, чтобы силовые и эквипотенциальные линии образовывали почти квадраты. Стрелки на силовых линиях направить от положительного к отрицательному электроду.
7. Определить напряженность в некоторой точке в центре поля по формуле
. (4)
где D l – расстояние вдоль силовой линии между ближайшими эквипотенциальными линиями около исследуемой точки с разностью потенциалов D j = 50 мВ.
8. Оценить погрешность измерения напряженности по формуле
. (5)
Принять погрешность измерения расстояния δl равной цене деления линейки, а погрешность измерения потенциала δ (Δ φ) равной единице последнего разряда мультиметра.
9. Записать результат в виде Е = <E> ± δE. Сделать выводы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение электростатического поля, напряженности и потенциала поля.
2. Объясните способ проведения силовых линий и эквипотенциальных поверхностей электростатического поля. Докажите их ортогональность.
3. Выведите формулу связи между напряженностью и потенциалом электростатического поля.
4. Объясните возможность моделирования электростатического поля полем электрического тока.
5. Объясните метод поиска на листе фольги совокупности точек с одинаковым потенциалом.
6. Объясните способ расчета напряженности в некоторой точке исследуемого поля. Как можно определить области сильного или слабого электростатического поля?
Работа 21
