Подобные работы

Расцвет естествознания на конец XIX века. Электричество

echo "Начинается внедрение электричества во все отрасли производства, появляются электрические двигатели, телефон, телеграф, радио, электронагревательные приборы, начинается изучение электромагнитных

Стохастичность и нелинейность систем. Неравновесность систем. Энтропия и негэнтропия

echo "Например, солнечная система, атомы и их ядра. Распадается даже протон, которого до сих пор считали абсолютно прочным (время жизни 1031 1033 лет). Причиной изменений являются потоки необъятных р

Диссипативные структуры

echo "Различия в описаниях носят прежде всего методический характер. Диссипативные структуры описаны для всех уровней структурной организации от субатомного (лазер) до организменного (агрегация у аме

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

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

Компьютерное моделирование в курсе "Электричество и Магнетизм"

echo "Основным методом исследования вычислительной физики является компьютерный эксперимент, теоретической базой которого служит математическое моделирование, а экспериментальной базой - ЭВМ. Компьюте

Флуктуации. Бифуркации

echo "Попробуем проиллюстрировать сказанное на примерах. Первым будет пример из области психологии. Возьмем “Исповедь” Аврелия Августина и вчитаемся в строки, где он рассказывает о своем опыте религ

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 ,

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.