МУ-Э-101 (1003823)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лабораторная работа Э-101ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯМГТУ им. Н.Э. Баумана, кафедра Физики (ФН-4)Чуев А.С., Шишанин А.О.ВведениеЭлектрическоефундаментальныхпосредствомфизическоевзаимодействиевзаимодействий,электрическогополе,поля.являетсяоднимизосуществляемыхвЭлектрическоеполевзаимодействующеесфизическимиосновныхклассической–видовфизикефундаментальноетелами,обладающимиэлектрическими зарядами.

Электрические поля создаются электрическими зарядамии их системами. Электрический заряд - это физическая величина, характеризующаясвойство материальных частиц или тел вступать в электромагнитные силовыевзаимодействия.Понятиеэлектрическогозарядаиэлектрическогополя,порождаемогозарядами, в электростатике и электродинамике являются первичными, основнымипонятиями.Еслинеэлектрическихвсе,тобольшинствовзаимодействий.физическихПроявленияявленийестьэлектромагнетизмапроявлениявсамыхразнообразных физических процессах – механических, тепловых, оптических,атомных и др. – определяют основополагающее место этого раздела в курсе общейфизики технического университета. Благодаря электрическим силам существуютатомы и молекулы веществ.

Явление трения – есть проявление электрических сил.Магнетизм это релятивистский эффект электрического взаимодействия. Даже силуинерции относят к проявлениям электромагнетизма. Таким образом, глубокоеизучение физики электричества закладывает надежный фундамент для дальнейшегоосвоения большинства технических дисциплинЦель лабораторной работыЦелью лабораторной работы является приобретение студентами практическихнавыковпроведенияэкспериментовсиспользованиемсовременныхэлектроизмерительных приборов. По результатам выполнения лабораторной работыстуденты смогут на практике оценить выполнение основных законов электростатикина примере воздушного конденсатора с изменяемым зазором между пластинами.Студентыизучатпринципработыи конструктивное устройствоизмерителя2напряженности электрического поля, исследуют влияние на этот полевой параметрразличныхфакторов.закрепляетсяВпроцессепрактическийнавыквыполненияобработкиработыприобретаетсярезультатовилиэкспериментасиспользованием вероятностных параметров.Краткая характеристика объекта изученияЭлектрические поля создаются электрическими зарядами.

Имеется два видаэлектрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными.Заряд всех элементарных частиц (если он не равен нулю) одинаков по 19абсолютной величине и его называют элементарным зарядом е  1, 6  10 Кл . Зарядможет передаваться от одного тела к другому только порциями, содержащими целоечисло элементарных зарядов, т.е. электрический заряд тела - дискретная величина:q  ne( n  1,2,3,...)(1)Физические величины, которые могут принимать только дискретный рядзначений, называются квантованными.Элементарныйзарядеявляетсяквантом(наименьшейпорцией)электрического заряда.Одним из фундаментальных законов природы является закон сохраненияэлектрического заряда.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всехтел остается постояннойq1  q2  ...  qn  const(2)Закон сохранения электрического заряда утверждает, что электрическиезаряды не создаются и не исчезают, а только передаются от одного тела к другомуили передаются внутри данного тела.Электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Принятосчитать, что каждое заряженное тело создает в окружающем пространствеэлектрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженныетела.Посредствомэлектрическогополятеласодноименнымизарядамиотталкиваются, а с разноименными - притягиваются. Электростатическое поле неизменяетсявовремениисоздаетсятолькоэлектрическимизарядами(илиэлектрическими диполями).Электростатическое поле отдельного заряда можно обнаружить, если впространство, окружающее заряд внести другой заряд. Обычно для исследованиясвойств поля пользуются положительным зарядом, который называют пробным и3обозначают q пр .

При этом считают, что пробный заряд не искажает изучаемогополя, т.е. пренебрегают его собственным полем. На пробный заряд, помещенный вкакую либо точку поля, создаваемого другим зарядом q 0 действует силаF=q0 qпр(3)4 π ε0 r 2Если в одну и ту же точку поля вносить разные заряды q 1 , q 2 ... , то на нихбудут действовать разные силы F1 , F 2 ,... , однако отношение F1 / q1  F2 / q 2 ... дляэтой точки поля всегда будет постоянным. Поэтомуэтим отношением можноколичественно характеризовать электрическое поле в различных точках. ОтношениеFE q пр(4)называют напряженностью электрического поля. Таким образом, напряженностьэлектрического поля есть силовая характеристика электрического поля.

Дляопределенной точки поля она равна отношению силы, действующей на пробныйзаряд, к величине этого пробного заряда.Эту же физическую величину можно определить и со стороны электрическогозаряда, создающего поле (принятое допущение, точечного). В этом случаенапряженность электрического поля определится выражением:E=q0e ,2 r4 π ε0 rгде: q 0 - заряд, создающий электрическое поле;в которой определяется напряженность;ε0(5)r - расстояние от зарядаq 0 до точки,- электрическая постоянная; er -единичный вектор по направлению радиус-вектора, соединяющего заряд q 0 и точкуполя, в которой определяется напряженность. Единица измерения напряженности вольт на метр (В/м). Размерность напряженности – LMT –3 I –1 .Напряженность - величина векторная. За направление вектора напряженностиEпринимают направление силы, с которой поле действует на пробный заряд,помещенный в данную точку поля.Напряженность - силовая характеристика поля; она численно равна силе,действующей на единичный положительный заряд.Электрическое поле графически удобно представлять силовыми линиями.4Силовыми линиями или линиями напряженности поля называют линии,касательные к которымв каждой точке совпадают с вектором напряженности вданной точке поля (рис.1).Рис.

1. Силовые линии поляЛинии напряженности электростатического поля никогда не могут бытьзамкнуты сами на себя. Они имеют обязательно начало и конец, либо уходят вбесконечность.Условилисьсчитать,чтолиниинапряженностиэлектрическогополянаправлены от положительного заряда к отрицательному, т.е. они выходят изположительного заряда, а входят в отрицательный. Линии напряженности никогда непересекаются.Пересечениелинийозначалобыотсутствиеопределенногонаправления вектора напряженности электрического поля в точке пересечения.Густотой линий напряженности характеризуют величину напряженности поля.

Вместах, где напряженность поля меньше, линии расположены реже.Электростатическое поле, во всех точках которого напряженность поляодинакова по модулю и направлению ( E  const ) , называют однородными. Примеромтакого поля может быть электрическое поле плоского конденсатора вдали от краевего обкладок.Еслисоздаваемоеспомощьюнесколькимипробногозарядазаряженнымиисследуетсятелами,тоэлектрическоеполе,результирующаясилаоказывается равной геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд состороны каждого заряженного тела в отдельности.

Следовательно, напряженностьэлектрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства,равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той жеточке зарядами в отдельности: E  E1  E2  ...(6)Из принципа суперпозиции следует, что при наложении полей они неоказывают никакого влияния друг на друга. Благодаря принципу суперпозиции длянахождения напряженности поля системы заряженных частиц в любой точкедостаточно знать выражение (5) для напряженности поля точечного заряда.5При перемещении пробного заряда q пр в электрическом поле электрическиесилы совершают работу.Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точкев другую не зависит от формы траектории, а определяется только положениемначальной и конечной точек и величиной заряда.Следствием независимости работы от формы траектории является следующееутверждение: работа сил электростатического поля при перемещении заряда полюбой замкнутой траектории равна нулю.

Силовые поля, обладающие этимсвойством, называют потенциальными или консервативными.Свойствопотенциальностиэлектростатическогопонятие потенциальной энергии заряда вполяпозволяетввестиэлектрическом поле. Для этого впространстве выбираются некоторая точка (0), и потенциальная энергия заряда q 0 ,помещенного в эту точку, принимается равной нулю.Потенциальная энергия заряда, помещенного в любую точку (1) пространства,относительно фиксированной точки (0) равна работеA 10 , которую совершитэлектростатическое поле при перемещении заряда q1 из точки (1) в точку (0):W р 1  A10(7)Работа, совершаемая электростатическим полем при перемещении точечногозаряда q1 из точки (1) в точку (2), равна разности значений потенциальной энергии вэтих точках и не зависит от пути перемещении заряда и от выбора точки (0).A12  W p 1  W p 2Физическуювеличину,равнуюотношению(8)потенциальнойэнергииэлектрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называютпотенциалом  электрического поля: Wp(9)qЕдиница потенциала электрического поля - вольт (В).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги