Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Министерство образования Российской Федерации
Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В. Плеханова
(технический университет)
Кафедра общей и технической физики
Отчёт по лабораторной работе №1
По дисциплине: Общая и техническая физика
(наименование учебной дисциплины согласно учебному плану)
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ ПЛОСКОГО КОНДЕНСАТОРА
Выполнил: студент гр. ЭРБ-12-1 ___________ / /
(подпись) (Ф.И.О.)
ПРОВЕРИЛ:
Руководитель: Профессор __________ / /
(должность) (подпись) (Ф.И.О.)
Санкт-Петербург
2013 год
Цель работы – измерение напряженности электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между пластинами, определение электроемкости плоского конденсатора.
Общие сведения.
Явление, изучаемое в работе:
Электрическое поле — особая форма поля, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться благодаря его действию на заряженные тела: заряженные тела, будучи помещёнными в электрическое поле, испытывают действие силы. Поэтому основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.
Однородное электрическое поле - электрическое поле, в котором напряженность одинакова по модулю и направлению в любой точке пространства.
Определение основных понятий, объектов, процессов:
Плоский конденсатор - две металлические пластины, расположенные параллельно друг другу на малом по сравнению с размерами пластин расстоянии друг от друга. При сообщении пластинам одинаковых по модулю зарядов разных знаков в пространстве между пластинами возникает практически однородное электрическое поле.
Законы и соотношения, описывающие изучаемые процессы, на основании которых получены расчетные формулы:
Напряженность поля между двумя пластинами плоского конденсатора:
- напряженность поля между двумя пластинами плоского конденсатора, []= Ф
- напряженность поля первой пластины, []=Ф
- напряженность поля второй пластины, []=Ф
плотность заряда при равномерном распределении электрического заряда по поверхности площади поверхностная:
- плотность заряда, []=
- заряд, []=Кл
- площадь поверхности, []=
Напряженность электрического поля бесконечной плоскости:
- напряженность электрического поля бесконечной плоскости, []=Ф
- плотность заряда, []=
- электрическая постоянная, []=
Напряженность однородного электрического поля:
- напряженность однородного электрического поля, []=Ф
- напряжение, []=В
- расстояние между пластинами, []=м
Схема установки:
1-источник тока
2-плоский конденсатор
3-мультиметр
4-вольтметр
5-измеритель напряженности поля
Расчётные формулы:
Теоретическая электроёмкость плоского конденсатора:
- теоретическая электроёмкость плоского конденсатора, []=Ф
- электрическая постоянная, []=
- диэлектрическая проницаемость,
- площадь пластины плоского конденсатора, []=
- расстояние между пластинами, []=м
Экспериментальная электроёмкость плоского конденсатора:
- экспериментальная электроёмкость плоского конденсатора, []=Ф
- электрическая постоянная, []=
- площадь пластины плоского конденсатора, []=
- напряженность электрического поля, []=
- напряжение, []=В
Теоретическая напряженность электрического поля:
- теоретическая напряженность электрического поля, []=
- напряжение, []=В
- расстояние между пластинами, []=м
Формулы погрешностей косвенных измерений
Косвенная погрешность теоретической электроёмкости плоского конденсатора:
Логарифмируем выражение:
Дифференцируем выражение:
Выражаем косвенная погрешность теоретической электроёмкости плоского конденсатора:
Косвенная погрешность экспериментальной электроёмкости плоского конденсатора:
Логарифмируем выражение:
Дифференцируем выражение:
Выражаем косвенная погрешность теоретической электроёмкости плоского конденсатора:
Косвенная погрешность теоретической напряженности поля:
Логарифмируем выражение:
Дифференцируем выражение:
Выражаем косвенная погрешность теоретической напряженности поля:
Таблицы с результатами измерений и вычислений:
Таблица 1. Измерение напряженности электрического поля в зависимости от расстояния между пластинами
|
№ |
d |
Eэксп |
U |
Eтеор |
Сэксп |
Стеор |
|
см |
В/м |
В |
В/м |
Ф |
Ф |
|
|
1 |
12 |
1500 |
200 |
1666.67 |
5,974 |
6,64 |
|
2 |
10 |
2000 |
200 |
2000 |
7,965 |
7,965 |
|
3 |
8 |
2500 |
200 |
2500 |
9,956 |
9,956 |
|
4 |
6 |
3100 |
200 |
3333.33 |
12,346 |
13,275 |
|
5 |
4 |
4700 |
200 |
5000 |
18,718 |
19,913 |
|
6 |
2 |
8900 |
200 |
10000 |
35,444 |
39,825 |
Таблица 2. Измерение напряженности электрического поля в зависимости от напряжения.
|
№ |
d |
U |
Eэксп |
Eтеор |
|
см |
В |
В/м |
В/м |
|
|
1 |
10 |
50 |
500 |
500 |
|
2 |
10 |
75 |
800 |
750 |
|
3 |
10 |
100 |
1000 |
1000 |
|
4 |
10 |
125 |
1100 |
1250 |
|
5 |
10 |
150 |
1400 |
1500 |
|
6 |
10 |
175 |
1800 |
1750 |
|
7 |
10 |
200 |
2000 |
2000 |
Пример вычисления для одного из опытов:
Исходные данные:
Площадь плоского конденсатора
Электрическая постоянная
Диэлектрическая проницаемость среды
Погрешности прямых измерений:
Приборная погрешность вольтметра ,
Приборная погрешность линейки
Вычисления:
Вычислим теоретическую электроёмкость плоского конденсатора по формуле :
хъ
Вычислим погрешность для теоретической электроёмкости плоского конденсатора по формуле:
Вычислим экспериментальную электроёмкость плоского конденсатора по формуле :
Вычислим погрешность для экспериментальной электроёмкости плоского конденсатора по формуле:
Вычислим теоретическую напряженность электрического поля по формуле :
Вычислим погрешность для теоретической напряженности электрического поля по формуле :
Графический материал
|
Таблица1. Зависимость напряженности поля от расстояния между обкладками |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Вывод: При увеличении расстояния между обкладками напряженность поля уменьшается. Следовательно, эти величины обратно зависимы. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Таблица2. Зависимость напряженности поля от напряжения. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Вывод: При увеличении напряжения, подаваемого на конденсатор, напряженность электрического поля возрастает. Следовательно, между этими величинами существует прямая зависимость. Таблица3. Зависимость электроемкости от расстояния между обкладками конденсатора.
Вывод: При увеличении расстояния между обкладками конденсатора электроемкость уменьшается. Следовательно, эти величины обратно зависимы. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Общий вывод: В ходе данной лабораторной работы была измерена напряженность электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между обкладками. Измерена емкость конденсатора в зависимости от расстояния между обкладками конденсатора. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||