Подобные работы

Справочник по физике

echo "Механика делится на три раздела: кинематику, динамику, статику. Кинематика изучает движение тел, не рассматривая причин, которые это движение обусловливают. Динамика изучает законы движения те

Торсионные поля. Торсионные технологии

echo "Торсионное поле, как объект науки. Его определение. Какие свойства торсионных полей можно выделить? Полтергейст как проявление бессознательного. Торсионное поле - материя или идея? Торсионные т

Ядерный топливный цикл

echo "Ядерный топливный цикл – это вся последовательность повторяющихся производственных процессов, начиная от добычи топлива и кончая удалением радиоактивных отходов. В зависимости от вида ядерного т

Физика (шпаргалка)

echo "Работа(Дж.( Н*м )) NМех. Мощность(Вт(Дж/с.)). ……………………………………………………………………………………………… Тепловые явления . E кин . = mV2/2 [ Дж ] E пот. = mgh E внутр .= E кин .(мал.)+ E пот.(мал.) Где: Еэнергия ,

Системный подход при изучении физической картины мира

echo "Маленький ребенок в определенных ситуациях стремится узнать, как действует или происходит то или иное явление: как с грохотом падает ваза или как рвется страничка книги, как включается телевизор

Лекции по общей физике

echo "Традиционно рассматриваются лишь некоторые частные случаи такой зависимости. Например, пластина может иметь форму клина. У показанной на рисунке пластины толщина зависит от координаты x: "; ech

Синергетика как наука о самоорганизации

echo "Эволюционные процессы представляют собой разновидность динамических процессов (процессов протекающих во времени). В физике описание динамических процессов осуществляется с помощью систем диффере

Опыты Резерфорда

echo "Электроны, как думал Томсон, вкраплены в сверхминиатюрную сферу диаметром 10 –8 см., в которой равномерно распределены положительные заряды. Вместе с отрицательно заряженными электронами сфера

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

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

Электростатическое поле - поле, создаваемое покоящимися электрическими зарядами.

Характеристиками этого поля являются напряженность и потенциал j , 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 j от расстояния.

j = j ( x) ,В x y j = j ( x) ,В x y j = j ( x) ,В x y j = j ( x) ,В x y
0 -11 0 1,38 -5 0 2,88 1 0 4,34 7 0
0,14 -10 0 1,62 -4 0 3,13 2 0 4,57 8 0
0,37 -9 0 1,88 -3 0 3,40 3 0 4,8 9 0
0,62 -8 0 2,14 -2 0 3,65 4 0 4,99 10 0
0,82 -7 0 2,37 -1 0 3,88 5 0 4,99 11 0
0,1 -6 0 2,64 0 0 4,10 6 0
Таблица 2. Эквипотенциальные линии.
j = j ( x) ,В x y j = j ( x) ,В x y j = j ( x) ,В x y j = j ( x) ,В x y
1 -5,7 9 2 -1,6 9 3 2,6 9 4 6,6 9
1 -5,8 6 2 -1,5 6 3 2,5 6 4 6,4 6
1 -5,7 3 2 -1,5 2 3 2,5 3 4 6,5 3
1 -5,7 0 2 -1,5 0 3 2,5 0 4 6,5 0
1 -5,7 -3 2 -1,5 -3 3 2,6 -3 4 6,5 -3
1 -5,7 -6 2 -1,5 -6 3 2,6 -6 4 6,5 -6
1 -5,8 -9 2 -1,5 -9 3 2,6 -9 4 6,5 -9
Обработка результатов измерений. 1). График зависимости
2). Зависимость при x при при x>x 2 3). Погрешность измерения Е: Е = (Е ± d Е) = (25 ± 0,15) 4). Силовые и эквипотенциальные линии электростатического поля плоского конденсатора
5). Задача №1. 6). Задача №2. ; Задание №2 . Исследование электростатического поля цилиндрического конденсатора.

Радиусы цилиндров A =3,5 см, В=8,8см Таблица 3. Зависимость

j = j ( r) ,В r, см j = j ( r) ,В r, см
0,06 0 2,84 6
0,05 1 3,65 7
0,05 2 4,32 8
0,05 3 4,85 9
0,82 4 4,86 10
1,96 5
Таблица 4. Эквипотенциальные линии.
j = j ( x,y) x y j = j ( x,y) x y j = j ( x,y) x y j = j ( x,y) x y
1 4 0 2 4,9 0 3 6,2 0 4 7,4 0
1 3,5 2 2 4,6 2 3 5,5 3 4 6,9 3
1 2,6 3 2 3 4 3 3,6 5 4 4,5 6
1 0 3,9 2 0 5 3 0 6,2 4 0 7,6
1 -2,6 3 2 -3,1 4 3 -3,7 5 4 -7 3
1 -3,6 2 2 -4,7 2 3 -5,5 3 4 -4,7 6
1 -4,2 0 2 -5,1 0 3 -6,3 0 4 -7,6 0
1 -3,7 -2 2 -4,8 -2 3 -5,3 -3 4 -6,8 -3
1 -2,9 -3 2 -3,2 -4 3 -3,6 -5 4 -4 -6
1 0 -4 2 0 -5,1 3 0 -6,2 4 0 -7,5
1 2,8 -3 2 -3 -4 3 3,6 -5 4 4,1 -6
1 3,6 -2 2 -4,7 -2 3 5,5 -3 4 7 -3
1) . График зависимости j = j ( r)
2). График зависимости j = j ( ln r)
3). График зависимости E = E (r).
4) . График зависимости E = E (1/r) .
5). Эквипотенциальные линии.
6). Расчет линейной плотности t на электроде. 7). Задача №1. L = 1 м 8). Задача №2. r 1 = 5 см, r 2 = 8 см, l = 0,1 м Задание №3. Исследование электростатического поля вокруг проводников.

Таблица №5.

j = j ( x,y) x y j = j ( x,y) x y j = j ( x,y) x y j = j ( x,y) x y
1 -3,6 8 2 0,8 8 3 5,9 9 4 7,2 3
1 -3,7 7 2 0,7 7 3 5,7 8 4 5,9 2
1 -3,7 6 2 0,5 6 3 5,2 7 4 5,4 1
1 -4 5 2 0,3 5 3 4,7 6 4 5,2 0
1 -4,7 4 2 0,2 4 3 4,4 5 4 5,4 -1
1 -5 3 2 0,1 3 3 4,1 4 4 6,2 -2
1 -5,2 2 2 0,6 -3 3 3,9 3 4 7,6 -3
1 -5,2 1 2 0,7 -4 3 3,8 2
1 -5 0 2 1 -5 3 4,1 -2
1 -4,9 -1 2 1,2 -6 3 4,4 -3
1 -4,7 -2 2 1,4 -7 3 4,8 -4
1 -4,4 -3 2 1,5 -8 3 5,5 -5
1 -4,2 -4 2 1,6 -9 3 6 -6
1 -4 -5 3 6,7 -7
1 -3,7 -6 3 7,3 -8
1 -3,6 -7 3 7,7 -9
1). Потенциал на электродах : пластинке и втулке постоянен, то есть они являются эквипотенциальными поверхностями.

Внутри полости потенциал также постоянен.

Таблица 6.

j = j ( x,y) x y
1 ,97 -3 0
1 ,95 3 0
1 ,96 2 -1
1 ,95 -3 -2
1 ,95 0 0
1 ,96 -1 0
2). Распределение потенциала вдоль линии, охватывающей пластинку и расположенной на расстоянии L = 3 мм от её края.

Таблица 7.

j = j ( x,y) x y
3,05 4 0
1,2 -4,2 0
1,92 0 -2,5
1,99 0 2
1,5 -3 2,1
1,31 -3 -3
2,23 2 -2
2,3 2 15
3). Эквипотенциальные линии.
4). Определение средней напряженности поля в нескольких точках вдоль силовой линии. . а). б). в). 5). Таблица 8.
X, см y, см s , Кл / м 2 E, В / м w , Дж / м 3
4 0 3,24 10 -9 366,6 5,95 10 -7
-4,2 0 2,21 10 -9 250 2,77 10 -7
0 -5 8,85 10 -11 10 4,43 10 -10
0 2 1,18 10 -10 13,3 7,82 10 -10
-3 2,7 1,33 10 -9 150 9,96 10 -8
-3 -3 1,9 10 -9 213 2,00 10 -7
2 -2 8,23 10 -10 93 3,80 10 -8
2 1,5 1,02 10 -9 116 5,95 10 -8
Вывод. В ходе работы получены картины силовых и эквипотенциальных линий плоском и цилиндрическом конденсаторах, а также вокруг проводника, помещенного в электростатическое поле.