Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны (№24)

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Лабораторная
    Тема: Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны (№24)

    Нижегородский
    Государственный Технический Университет
    Лабораторная работа по физике №
    Экспериментальные исследования электростатических полей с помощью электролитической ванны
    Выполнил студент
    Группы 99 – ЭТУ
    Наумов Антон Николаевич
    Проверил:
    Н. Новгород 2000г.
    Цель работы
    изучение метода моделирования электростатических полей в электролитической ванне и исследование их характеристик в пространстве между электродами различной формы.
    Теоретическая часть.
    Электростатическое поле
    - поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами.
    Характеристиками этого поля являются напряженность
    и потенциал
    , которые связаны между собой следующим соотношением
    В декартовой системе координат
    где
    Удобной моделью электрического поля является его изображение в виде силовых и эквипотенциальных линий.
    Силовая линия
    - линия, в любой точке которой направление касательной совпадает с направлением вектора напряженности
    Эквипотенциальная поверхность
    - поверхность равного потенциала.
    На практике электростатические поля в свободном пространстве создаются заданием на проводниках - электродах электрических потенциалов.
    Потенциал в пространстве между проводниками удовлетворяет уравнению Лапласа
    В декартовой системе координат оператор Лапласа
    Решение уравнения Лапласа с граничными условиями на проводниках
    единственно и дает полную информацию о структуре поля.
    Экспериментальная часть
    Схема экспериментальной установки.
    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 дистилированной 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.
    Исследование электростатического поля плоского конденсатора.
    Таблица 1. Зависимость потенциала
    от расстояния.
    1,38
    2,88
    4,34
    0,14
    1,62
    3,13
    4,57
    0,37
    1,88
    3,40
    0,62
    2,14
    3,65
    4,99
    0,82
    2,37
    3,88
    4,99
    2,64
    4,10
    Таблица 2. Эквипотенциальные линии.
    -5,7
    -1,6
    -5,8
    -1,5
    -5,7
    -1,5
    -5,7
    -1,5
    -5,7
    -1,5
    -5,7
    -1,5
    -5,8
    -1,5
    Обработка результатов измерений.
    1). График зависимости
    2). Зависимость
    при
    при
    при
    3). Погрешность измерения Е:
    Е = (Е
    Е) = (25
    0,15)
    4). Силовые и эквипотенциальные линии электростатического поля плоского конденсатора
    Задача №1.
    6). Задача №2.
    Задание №2
    Исследование электростатического поля цилиндрического конденсатора.
    Радиусы цилиндров
    A =3,5
    см, В=8,8см
    Таблица 3.
    Зависимость
    см
    см
    0,06
    2,84
    0,05
    3,65
    0,05
    4,32
    0,05
    4,85
    0,82
    4,86
    1,96
    Таблица 4.
    Эквипотенциальные линии.
    x,y)
    x,y)
    x,y)
    x,y)
    -2,6
    -3,1
    -3,7
    -3,6
    -4,7
    -5,5
    -4,7
    -4,2
    -5,1
    -6,3
    -7,6
    -3,7
    -4,8
    -5,3
    -6,8
    -2,9
    -3,2
    -3,6
    -5,1
    -6,2
    -7,5
    -4,7
    . График
    зависимости
    2). График зависимости
    ln r)
    3). График зависимости
    E = E (r).
    . График зависимости
    E = E (1/r)
    5). Эквипотенциальные линии.
    6). Расчет линейной плотности
    на электроде.
    7). Задача №1.
    L = 1
    8). Задача №2.
    см,
    = 8см,
    l = 0,1м
    Задание №3.
    Исследование электростатического поля вокруг проводников.
    Таблица №5.
    x,y)
    x,y)
    x,y)
    x,y)
    -3,6
    -3,7
    -3,7
    -4,7
    -5,2
    -5,2
    -4,9
    -4,7
    -4,4
    -4,2
    -3,7
    -3,6
    1). Потенциал на электродах
    пластинке и втулке постоянен, то есть они являются эквипотенциальными поверхностями. Внутри полости потенциал также постоянен.
    Таблица 6.
    x,y)
    2). Распределение потенциала вдоль линии, охватывающей пластинку и расположенной на расстоянии
    L = 3
    мм
    от её края.
    Таблица 7.
    x,y)
    3,05
    -4,2
    1,92
    -2,5
    1,99
    1,31
    2,23
    3). Эквипотенциальные линии.
    4). Определение средней напряженности поля в нескольких точках вдоль силовой линии.
    а).
    б).
    в).
    Таблица 8.
    см
    см
    Кл
    , Дж
    3,24
    366,6
    5,95
    -4,2
    2,21
    2,77
    8,85
    4,43
    1,18
    13,3
    7,82
    1,33
    9,96
    2,00
    8,23
    3,80
    1,02
    5,95
    Вывод.
    В ходе работы получены картины силовых и эквипотенциальных линий
    плоском и цилиндрическом конденсаторах, а также вокруг проводника, помещенного в электростатическое поле. Установлено, что проводники и полости внутри них в
    электростатическом поле являются эквипотенциальными поверхностями.
    В плоском конденсаторе поле сосредоточено между пластинами, оно является однородным, а потенциал изменяется линейно.
    В цилиндрическом конденсаторе поле также сосредоточено между пластинами, его напряженность обратно пропорциональна расстоянию от оси конденсатора до точки измерения. Потенциал
    изменяется логарифмически.
    Поток вектора напряженности поля через коаксиальные с электродами цилиндрические поверхности постоянен, что совпадает с теоретическими предположениями (теорема Гаусса).
    Язык: Русский
    Скачиваний: 486
    Формат: Microsoft Word
    Размер файла: 61 Кб
    Автор:
    Скачать работу...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


    Добавить комментарий
    Старайтесь излагать свои мысли грамотно и лаконично

    Введите код:
    Включите эту картинку для отображения кода безопасности
    обновить, если не виден код



ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены