Практикум на тему электричества (1115549), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Совокупность точек исследуемого поля с таким же значением потенциала образует эквипотенциальную поверхность. П о р я д о к в ы и о л н е н и я р а б о т ы Задаиие. Построение картины линий электростатического поля. Внимание! Для выполнения работы необходимо принести в лабораторию лист миллиметровой бумаги формата А4 (210х297). 21 Выиолнение измерений 1. На лист миллиметровой бумаги нанесите контуры электродов (в натуральную величину) и координатную сетку, идентичную имеющейся на установке. 2. Соберите электрическую схему, показанную на рис.
3, подключив входы блока моделирования полей согласно рис. 4. Рис. 3. Электрическая схема исследования электростатического поля: 1 — стрелочный вольтметр; 2, 4 — электроды; 3 — зонд; 5 — слабопроводящая пластина; 6 — входы для подключения блока моделирования полей (рис. 4); 7 — блок моделирования полей; 3 — регулируемый источник постоянного напряжения «О...+15 В» Щуп 2е" +Ц Рис.
4. Входы для подключения блока моделирования полей: 1, 3 — входы для подключения регулируемого источника постоянного напряжения «О...+15 В»; 2 — вход для подключения зонда; 4, 5 — входы для подключения стрелоч- ного вольтметра ° а ~+ « !~» ЛЮ = Ю,'(1Ч+1) 7. Около электрода с нулевым потенциалом найдите точку поля с потенциалом р=р0+Лр и нанесите ее на картину поля. Перемещая зонд по всему полю, 3. Включите кнопкой «Сеть» питание блока генераторов напряжения.
Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6). 4. Касаясь электродов зондом, определите, какой электрод имеет нулевой потенциал ~Ъ. 5. Кнопками установки напряжения «О...+15 В» (поз. 14, см. рис. 1 на с. 6), установите потенциал другого электрода р (по заданию преподавателя), контролируя его вольтметром. Значения потенциалов электродов укажите на картине поля. Таким образом, найдены две эквипотенциальные поверхности. 6. Выберите такой шаг измерения потенциала зонда Лр, чтобы на картине поля можно было построить по заданию преподавателя Х (5...10) эквипотенциальных линий. определите координаты не менее восьми точек, имеющих тоже значение потенциала, и нанесите их на миллиметровку.
Для иервой и последней эквииотенииальных линий найдите ио 2 3 точки за электродами! Соедините точки одинакового потенциала плавной линией. На картине поля укажите значение потенциала данной линии. Проведите измерения по пп. 7, 8 для каждой поверхности равного потенциала р. Обработка результатов измерений 1.
Постройте график зависимости потенциала от расстояния от электрода с ну- левым потенциалом д(к). 2. На картине исследуемого поля покажите силовые линии 3. Для двух, трех точек поля (выбранных в областях с различным наклоном графика д(к) к оси г) рассчитайте значение напряженности электростатиче- ского поля по формуле (6). 4. В выводе по работе сделайте анализ исследуемого поля: выясните, где распо- лагается область более сильного поля и чем она выделяется на картине поля и на графике д(к).
К о н т р о л ь н ы е в о п р о с ы 1. Дайте определение эквипотенциальной поверхности. Каковы ее свойства? 2. Назовите свойства силовых линий поля. 3. От чего зависит сила, действующая на заряд в электростатическом поле (ЭСП)? 4. Что характерно для однородного ЭСП? 5. Запишите уравнение, связывающее величины Е и (о. 6. Как направлены векторы Е, Р, ягайр и ускорения частицы а, движущейся в ЭСП? 7.
Как проводят эквипотенциальные и силовые линии на картине исследуемого поля? 8. Как определяют направление силовых линий, используя свойства вектора градиента потенциала? 9. Каким образом в работе находят напряженность в точках исследуемого ЭСП? 10. Укажите назначение мультиметра в электрической цепи. Литература 1. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. — М.: Высшая школа, 1989. — Я 13 3, 13.4, 14 1.
2. Калашников С.Г. Электричество. — М.: Наука, 1977. — Я 8, 9, 13, 19, 20, 62. 23 Работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЕМКОСТИ КОНДЕНСАТОРА ЦЕЛЬ: ознакомиться с методами измерения электрической емкости конденсатора С. ОБОРУДОВАНИЕ: генератор напряжений, мультиметры, миниблоки «Интегратор тока», «Ключ», «Конденсатор» эталонной емкости, «Конденсатор» неизвестной емкости. В в е д е н и е Измерение емкости конденсатора можно осуществить различными методами.
В данной работе в основу измерения емкости положено соотношение между зарядом конденсатора Д, его емкостью С и разностью потенциалов ~1 на обкладках конденсатора: М е т о д и з м е р е н и я Метод измерения емкости конденсатора включает в себя градуировку интегратора тока, определение неизвестной емкости двумя методами, контроль правильности результата градуировки путем измерения емкости С батареи из двух конденсаторов известной емкости. В данной работе для измерения заряда используется интегратор тока.
При этом величина заряда, прошедшего через него, пропорциональна показанию вольтметра У„ (2) где у — градуировочная постоянная интегратора. Расчетную формулу для измеряемой емкости найдем, используя равенства (1) и (2): с ~у„ю (3) Определение градуировочной постоянной (градуировку прибора) выполняют также с помощью формулы (3), проводя измерения для эталонного конденсатора с известной емкостью С, . При этом выражение С.Г,', 'Ь'~. (4) позволяет рассчитать величину 1 (величины с индексом «э» относятся к измерениям с эталонным конденсатором).
Для проверки правильности градуировки прибора необходимо с его помощью провести измерение какой-либо известной емкости. Для этого можно использовать емкость, полученную путем соединения двух конденсаторов С, и С„, предварительно измерив неизвестную емкость С„. Сравнивая измеренное значение емкости соединенных конденсаторов С, „с рассчитанным по извест- 24 ным формулам для параллельного (С... = ~~С, ) и последовательного ~=! Ю ( — = ',> — ) соединений, проверяем надежность градуировки. С„„,=~ С, О п и с а н и е у с т а н о в к и Схема электрической цепи представлена на рис. 1, монтажная схема — на рис.
2. Рис. 1. Электрическая схема: 1 — регулируемый источник постоянного напряжения «О...+15 В»; 2 — переключатель; 3 — миниблок «Ключ»; 4 — исследуемый конденсатор С; 5 — демпфирующий ключ; 6 — интегратор тока; 7 — миниблок «Интегратор тока»; 8, 9 — мультиметры (уелсим 1Ь 20В, входы СОМ Гй) Для зарядки конденсатора переключатель 2 устанавливают в положение «А», а демпфирующий ключ 5 замыкают (положение «Сброс»).
Конденсатор заряжают до напряжения У (не более 2 В)„контролируемого вольтметром 9. Перед измерением демпфирующий ключ 5 размыкают, а переключатель 2 переводят в положение «В». При этом заряд, имеющийся на обкладках конденсатора„ пройдет через интегратор тока и будет зафиксирован вольтметром 8 (показание вольтметра У„). В дальнейшем вследствие утечек напряжение, зафиксированное вольтметром 8, может меняться. Рис.2. Монтажная схема: 3 — миниблок «Ключ»„7 — миниблок «Интегратор тока; 8, 9 — мультиметры П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы Выполнение измерений 1. Соберите электрическую цепь по схеме, приведенной на рис.
2, подключив конденсаторы С„ и С, параллельно. Значение эталонной емкости С, запишите в таблицу 1. 2. Включите кнопками «Сеть» питание блока генераторов напряжения и блока мультиметров. Нажмите кнопку «Исходная установка» (поз. 19, см. рис. 1 на стр. 6). 3. Зарядите конденсаторы, для этого а) демпфирующий ключ 5 установите в положение «Сброс»; б) переключатель 2 (тумблер) установите в положение «А»; в) изменяя напряжение зарядки конденсатора кнопками установки напряжения «О...
+15 В» (поз.14, рис. 1, стр. б), установите его не более 2 В (отсчет по мультиметру 9). 4. Разрядите заряженные конденсатор через интегратор, для этого: а) разомкните демпфирующий ключ 5; б) переведите переключатель 2 в положение «В». Если при этом загорится индикатор перегрузки у интегратора тока, уменьшите напряжение зарядки конденсаторов. Запомните показания мультиметра 8 непосредственно после разряда конденсатора. 5. Повторите пункты 3 и 4 несколько раз, подобрав такое напряжение зарядки (показания мультиметра 9) Г1„,, при котором напряжение разрядки (показания мультиметра 8) У,""' составили 8 — 10 В (величина, пропорциональная заряду конденсатора).
Запишите это напряжение в табл. 1 и далее в ходе лабораторной работы не изменяйте его. Таблица 1 6. Не меняя напряжение зарядки ~У„,, выполните 5 измерений ~У„''Р, записы- вая значения в табл. 1. 7. Соедините С„и С, последовательно. Напряжение ГУ„ю оставьте равным Г1„„. Выполните 5 измерений ~У„"'" и запишите результаты в табл. 1. 8. Проведите отдельно измерения величины У„' для эталонного конденсатора С, и величины У," для конденсатора неизвестной емкости С,. Величины Г7, и Г7„остаются равными (р'., и Е1,.ю.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
