Порядок выполнения работы. 1. Ознакомиться со схемой установки (рис

1. Ознакомиться со схемой установки (рис. 3). Проверить толщину слоя электролита и опустить в него электроды.

2. Нарисовать в масштабе 1: 1 координатную сетку дна зоны и положение электродов в ванне.

3. Поместить зонд в точку, находящуюся вблизи одного из электродов на оси симметрии расположения электродов (координатной оси); записать показания вольтметра и отметить на рисунке точку с найденным значением потенциала.

4. Смещая зонд с координатной оси, найти координаты другой точки, имеющей то же значение потенциала (с точностью до 0,05 В). Найти координаты 4 – 5 точек, имеющих такой же потенциал и расположенных по ту же сторону от координатной оси, а затем найти аналогичные точки с другой стороны координатной оси. Крайние точки должны выбираться на возможно большем удалении от координатной оси. Записать и отметить на рисунке найденные значения.

5. Повторить измерения для других значений потенциала. В пространстве между электродами надо получить не менее трех линий равного потенциала.

6. Соединить на рисунке точки с одинаковым значением потенциала, отметив на рисунке его значения (в В).

7. Провести на рисунке несколько линий напряженности (перпендикулярных в каждой точке линиям равного потенциала).

8. Построить график зависимости потенциала φ поля от расстояния r между электродами. Начало отсчета совместить с поверхностью электрода, вблизи которого зарегистрирован наименьший потенциал.

9. Используя построенный график, методом численного дифференцирования найти напряженность Е поля для разных значений r, зная, что

, (13)

где Δφ – изменение потенциала на отрезке Δr. Расчет по формуле (13) провести следующим образом. Выбрав значение r₁, установить по графику значение φ₁, соответствующее значению r₁, а затем φ₂ для r₂ = r₁ + Δr.

Разделив на Δr, получить численное значение Е. Это значение следует отнести к середине выбранного интервала (r₁, r₁ + Δr). Расчет выполнить для 7 – 8 значений r, охватывающих весь интервал расстояний между электродами. Результаты расчетов занести в таблицу 1.

Таблица 1.

r2, мм	r1, мм	Δr, мм	φ2, В	φ1, В	Δφ, В	Е, В/м	Еср

 

10. Построить график зависимости напряженности Е электрического поля от расстояния r между электродами.

11. Вычислить по формуле (12) поверхностную плотность избыточного заряда на поверхности электрода, соответствующую найденному максимальному значению напряженности электрического поля E_max. Значение σ указать на чертеже.

12. Поместить между электродами диэлектрик и снова повторить пункты 3 – 11.

 

Контрольные вопросы

1. Что называют напряженностью и потенциалом электрического поля?

2. Объясните расположение линий напряженности и эквипотенциальных поверхностей для исследованного поля.

3. Изобразите в общем виде взаимное расположение линий напряженности, эквипотенциальных поверхностей и векторов в некоторой точке поля.

4. Запишите формулу теоремы Гаусса и объясните ее.

5. Как рассчитать работу по перемещению заряда в электростатическом поле?

6. Как определяется потенциал электростатического поля?

7. Какая поверхность называется эквипотенциальной?

8. Как будут выглядеть силовые линии однородного электрического поля, если в него внести диэлектрик, по сравнению с электрическом поле в вакууме.

 

Литература

1. Д.В.Сивухин. Общий курс физики. Т.III: Учеб. пособие.- М: Физматлит, 2004. - 656 с.

2. С.Г.Калашников. Электричество.- М: Физматлит, 2003. - 624 с.