Лабораторная работа по физике
№ 2-24
Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: В данной работе изучаются электростатические поля в электролитической ванне и исследование их характеристик в пространстве между электродами различной формы.
Установить, что электроды являются эквипотенциальными поверхностями.
Методика эксперимента:
В эксперименте используются следующие приборы: генератор сигналов Г3 (I), вольтметр универсальный B7 (2) c зондом (3), электролитическая ванна (4) с набором электродов различной формы (5).
Устанавливаем в ванну с дистиллированной водой электроды. Собираем схему, изображенную на РИС. 1. Ставим переключатель П в положение “U”. Подготавливаем к работе и включаем приборы. Подаем с генератора сигнал частоты f=5 кГц и напряжением U=5 В, затем ставим переключатель П в положение “S”. Далее, помещаем в ванну электроды различной формы ( в зависимости от задания ) и затем, водя по ванне зондом, определяем 4 - эквипотенциальные линии: 1B, 2B, 3B, 4B. И так далее для каждого задания.
Задание 1
График зависимости потенциала от расстояния и график расположения эквипотенциальных линий
U,B
X,cм
Из графика расположения эквипотенциальных линий ( справа ) мы видим, что линии параллельны поверхностям (электродам) плоского конденсатора.
Задание 2
Таблица измерений
№
|
R,cм
|
U,B
|
№
|
R,cм
|
U,B
|
№
|
R,cм
|
U,B
|
0
|
0
|
0
|
4
|
4
|
1,24
|
8
|
8
|
4,34
|
1
|
1
|
0
|
5
|
5
|
2,34
|
9
|
9
|
4,75
|
2
|
2
|
0
|
6
|
6
|
3,16
|
10
|
10
|
4,9
|
3
|
3
|
0
|
7
|
7
|
3,8
|
11
|
11
|
4,9
|
Графики зависимости потенциала от расстояния и от логарифма расстояния
Значения E мы вычислили из графика зависмости U(R), методом графического дифференцирования и данные занесли в таблицу:
R,cм
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
9
|
E,B/М
|
124
|
96,6
|
79
|
63,3
|
54,25
|
31,66
|
Графики зависимости E(R), E(1/R)
E, B/М
|
R,cм
|
E, B/М
|
1/R,cм
|
График (картинка) расположения эквипотенциальных линий
Вычисления для задания 2
Из графика U=U( ln r) находим : при этом значения для точки: ln r=2,079 и U=4,34В, а R=3,5 cм - радиус внутреннего кольца.
При L=1 м: - емкость конденсатора.
- энергия заряженного конденсатора.
- объемная плотность энергии.
При Е=54,25 В/м поток напряженности равен:
Задание 3
График (картинка) расположения эквипотенциальных линий
Вывод; С помощью этих трех экспериментов с электродами различной формы мы смогли наглядно убедится (на графиках-картинках) в том, что электроды действительно являются эквипотенциальными поверхностями, так как полностью повторяют их форму линии из графиков всех трех заданий. Также определили (для 2-го задания) как зависит напряженность (Е) от расстояния R: E~1/R.
Достарыңызбен бөлісу: |
