Лабораторная работа № 3 (1175220)

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

Текст из файла

ОглавлениеЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3................................................................................................................. 21. ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................................... 22. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЙ ............................................................. 33. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ .............................................................................................

44. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ............................................................................... 4ДОПОЛНИТЕЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ ...................................................................................................... 55. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ .............................................................................................................. 52Лабораторная работа № 3ВЕСЫ НАПРЯЖЕНИЯЦель работы: определение разности потенциалов, приложенной к двум параллельным плоским пластинам, путём измерения силы притяжения этих пластиндруг к другу.1.

ВведениеСвязь между силой взаимодействия пластин F и разностью потенциалов U междуними можно установить следующим образом. Две заряженные пластины, расстояние между которыми равно d, образуют плоский конденсатор (РИС. 1). Нижняяпластина с зарядом –q находится в электростатическом поле, создаваемом верхней пластиной с зарядом +q. Если расстояние между пластинами много меньше ихлинейных размеров, то электрическое поле верхней пластины можно считать однородным. Тогда модуль силы притяжения, испытываемой нижней пластиной,определяется по формуле(1)F  Eq ,где Е – модуль напряжённости поля, создаваемого верхней пластиной в тех точках, где находится нижняя пластина, q – модуль заряда нижней пластины.+qd–qРис. 1Модуль напряжённости электрического поля Е, создаваемого пластиной, в приближении бесконечно большой плоскости, определяется по формулеσ,(2)E2ε0q– поверхностная плотность заряда q на верхней пластине, S – площадьSверхней пластины, ε0 – электрическая постоянная (ε0 = 8,85∙10–12 Ф/м).где σ Заряд q определяется электрической ёмкостью конденсатора С и разностью потенциалов U:(3)q  CU ,ε0 S– электрическая ёмкость плоского конденсатора.dС учётом (2) и (3) модуль силы притяжения пластин F равенгде C εSq2F 0 2 U2 .2ε0 S 2dИз (4) находим разность потенциалов U(4)3U dЕсли пластины круглые ( S 2F.ε0 S(5)πD2, где D – диаметр пластин), то формула (5) при4мет видU2d 2FD πε0.(6)2.

Описание установки и метода измеренийДля определения разности потенциалов, приложенной к двум параллельно расположенным пластинам, служит прибор, называемый весами напряжения(РИС. 2). Медная круглая пластина М укреплена неподвижно на изолированнойподставке; сверху на пластине М расположены эбонитовые изоляторы. Над пластиной помещён диск А из алюминиевой фольги того же диаметра, что и пластинаМ. Эти пластины образуют плоский конденсатор. Для получения однородного поля между пластинами они располагаются на расстоянии d, малом по сравнению сдиаметром D пластин. Диск А подвешен на металлических нитях Н, являющихсяодновременно проводниками, подводящими к диску напряжение, и на металлической пружине П, по удлинению которой .можно определить силу взаимодействияF между пластинами.

При включении напряжения диск А под действием электрического поля притягивается к диску М. Затем, не выключая напряжения, вращением блока Б медленно растягивают пружину до отрыва диска А. В этот моментсила упругости пружины станет равной силе взаимодействия между заряженными пластинами.~ 220 ВПNAHMDРис. 2Закон Гука устанавливает связь между относительным изменением длины телаlи модулем растягивающей (сжимающей) силы F:llF,(7)l E Sгде l – первоначальная длина, S – площадь сечения, Е – модуль Юнга.Силу взаимодействия пластин F, равную силе упругости Fупр, определяют из (7) поабсолютному удлинению пружины Δl:4(8)F  kl ,где k – коэффициент, характеризующий упругие свойства пружины (значение kдано на установке).

Изменение длины пружины Δl определяют с помощью катетометра, показанного на РИС. 3. Перемещением рейки R добиваются совмещениявизирной нити В и метки N на пружине. Отсчёт производят по миллиметровойшкале, нанесённой на стойку, с помощью нониуса С, точность которого 0,1 мм.Измеряемое напряжение подаётся на пластины А и М от вторичной обмотки повышающего трансформатора. В работе определяется амплитудное значение этогопеременного напряжения.RBCРис. 33. Порядок выполнения работы1.

При помощи блока Б опускают диск А до тех пор, пока он, не касаясь эбонитовых изоляторов, подойдёт очень близко к ним (0,5–1 мм).2. Включают тумблер Р, находящийся на корпусе прибора. Под действием электрического поля диск А притянется к диску М и опустится на изоляторы.3. Определяют катетометром положение h1 нижней метки N.4. Медленно вращают блок Б до момента отрыва диска А от изоляторов.5. После затухания колебаний пластины определяют новое положение h2 нижнейметки N.6.

Все операции, указанные в ПП. 1-5, повторить не менее трёх раз. Результаты занести в ТАБЛИЦУ 1.4. Обработка результатов измеренийДанные установки:d = …; D = …; k = …5Таблица 1Определение разности потенциалов№ п/пh1 ммh2, ммl, мF, НU, В123Среднее1. Вычисляют удлинение (деформацию) пружины Δ l  h2  h1 .2. Находят силу взаимодействия по формуле (8).3. Определяют амплитудное значение переменной разности потенциалов U поформуле (6).4. Рассчитывают погрешность U:222F k  h1  h2 ,2F k  (h2  h1 )222 d   D  1  F U  U     . d   D  4 F ε0πималы, ими можно пренебречь). Записыπε0вают окончательный результат.(Относительные погрешностиДополнительное заданиеОтветить на вопросы:а) Как изменится удлинение пружины, если диск А будет иметь меньший диаметр?б) Как вычислить F, если d сравнимо c D?5.

Контрольные вопросы1.2.3.4.В чём заключается метод определения разности потенциалов U?Какие предположения были сделаны при выводе расчётной формулы?Вывести формулу электрической ёмкости плоского конденсатора.Как рассчитывается сила взаимодействия пластин?.

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 учебной работы