Ответы На Защиту К Лабам 2, 6 (Ответы на вопросы к лабам)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2.

1. Конденсатор- система из двух проводников форма и взаимное расположение которых таковы, что электростатическое поле этих проводников при сообщении им равных по абсолютному значению и противоположных по знаку электрических зарядов полностью или почти полностью локализовано в ограниченной области пространства. В конденсаторе накапливается электрический заряд и соответственно энергия электростатического поля. Способность конденсатора к накоплению заряда характеризуется его электроемкостью, представляющей собой взаимную электрическую емкость его обкладок. Электрическая емкость конденсатора равна отношению его заряда к разности потенциалов между обкладками, измеряется в Фарадах:

.

2. Емкость плоского конденсатора зависит от его геометрических характеристик: площади пластин и расстояния между ними . Если же присутсвует диэлектрик, то и от его диэлектрической проницаемости . При изменении разности потенциалов между обкладками, электроемкость конденсатора не меняется.

3. Данный конденсатор можно представить как 2 последовательно соединенных конденсатора:

Тогда, по формуле для последовательного соединения: .

, . Подставляем в формулу и получаем:

Постройте графики зависимости E_r(r) и φ(r).

4. Формула емкости сферического конденсатора:

Пусть имеется сферический конденсатор, состоящий из двух концентрических металлических обкладок 1 и 2 сферической формы, радиусы которых соответственно равны и . Пусть - заряд обкладки 1, а - заряд обкладки 2. Равномерно заряженная сфера создает электростатическое поле только в области пространства вне этой сферы. Напряженность поля в конденсаторе направлена радиально: , причем

,

где - относительная диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей конденсатор. Так как

,

то разность потенциалов обкладок

Электрическая емкость сферического конденсатора:

.

Если , то , где - площадь внутренней обкладки.

5. При последовательном соединении конденсаторов в батарею заряды всех конденсаторов одинаковы и равны заряду батареи. Разность потенциалов клемм батареи равна сумме разностей потенциалов на каждом конденсаторе порознь:

.

С другой стороны , где - электрическая емкость батареи. Таким образом,

6. Для получения батареи конденсаторов, имеющей большую электрическую емкость, конденсаторы соединяют в батарею параллельно. Все конденсаторы такой батареи заряжаются до одной и той же разности потенциалов клемм батареи. Если - емкость -го конденсатора, а - общее число конденсаторов в батарее, то заряд -го конденсатора , а заряд всей батареи равен сумме зарядов всех конденсаторов:

С другой стороны, , где - общая электроемкость всей батареи. Таким образом,

.

7. При последовательном соединении.

8. Мы в положении переключателя I заряжаем конденсатор, включенный в цепь, при определенной разности потенциалов, измеряемой вольтметром. Далее переводим переключатель в положение II и смотрим на гальванометре отброс светового пятна по шкале.

9. Заряд конденсатора измеряют с помощью баллистического гальванометра. Баллистический гальванометр относится к приборам магнито-электрической системы. Его схематичное устройство показано на рисунке. Между полюсами постоянного магнита N,S, имеющими цилиндрическую форму, неподвижно закреплен стальной цилиндр. В зазоре возникает однородное радиально направленное магнитное поле. Между полюсами магнита и цилиндром может свободно вращаться рамка 1 с обмоткой из тонкой проволоки, подвешенная на металлической или кварцевой нити 2. Для отсчета углов поворота рамки служит зеркальце 3, на которое падает свет от осветительного устройства. После отражения от зеркальца, свет попадает на прозрачную шкалу. Баллистический гальванометр используется для измерения заряда q, время протекания которого через обмотку подвижной рамки мало по сравнению с периодом Т собственных колебаний рамки . Он отличается от обычных зеркальных гальванометров увеличенным значением момента инерции его подвижной системы.

10. Для измерения отброса светового пятна в делениях, чтобы потом по значениям делений и по заряду для каждого случая построить график зависимости заряда от количества делений, из которого потом находят заряд неизвествного конденсатора; для расчета баллистической постоянной.

11.

12. , где определяют по градуировочному графику, а

.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6.

1. Относительной диэлектрической проницаемостью среды называется число, показывающее, во сколько раз напряженность электростатического поля в однородном диэлектрике меньше, чем напряженность в вакууме:

Связь: , где - диэлектрическая восприимчивость среды: (где -дипольный электрический момент, концентрация молекул)

2. В данной работе определяется диэлектрическая проницаемость среды с помощью явления втягивания жидкого диэлектрика внутрь плоского конденсатора.

Выведение формулы:

3. Незаряженный диэлектрик, помещенный в электрические поле, поляризуется. Этот процесс состоит в образовании диполей. Рассмотрим поведение такого диполя в неоднородном электрическом поле. Пусть в направлении оси Х напряженность поля Е возрастает. Силы, действующие на заряды диполя неодинаковы. , так как в той точке, где находится положительный заряд больше, чем в точке, где расположен отрицательный заряд. Следовательно, диполь под действием результирующей силы перемещается в область более сильного поля. Поэтому диэлектрик втягивается внутрь плоского конденсатора.

4. По мере втягивания диэлектрика заряд на обкладках конденсатора увеличивается. Напряженность вроде-бы тоже возрастает.