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
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2:
Определение эквипотенциальных поверхностей и линий напряженности поля
Исследование электрических полей, создаваемых системами сложной конфигурации.
Установка для исследования электростатических полей: источник питания (7В), токопроводящая бумага с закрепленными на ней шинами, авометр.
В основе этой работы лежит метод математического моделирования. Это такое моделирование, при котором закономерности различных по природе физических явлений описываются одинаковыми дифференциальными уравнениями и пограничными условиями. Тождественность математического описания позволяет заменить сложные исследования одного исследования более простым исследованием другого.
Тот факт, что электрическое поле стационарного тока в слабопроводящей среде является потенциальным, позволяет использовать его для моделирования электростатического поля в вакууме.
Докажем тождественность таких потенциальных полей математически. Для плотности тока j в электролите справедливо условие div j = 0. С другой стороны j=sE, где s - удельная электрическая проводимость среды и, учитывая, что во всем объеме проводящей среды s – Const можно записать:
Это уравнение записано для плоскости. Таким образом, имеются две потенциальные функции (одна вакууме, другая в слабопроводящей среде), которые удовлетворяют условию Dj=0 и на границах поля принимают одинаковые значения. Из теории потенциального поля следует, что эти функции должны быть тождественны во всех точках поля.
Поэтому для изучения поля электрических зарядов можно использовать поле тока в слабопроводящей среде (электропроводная бумага, раствор электролита). При его моделировании силовым линиям электростатического поля будут соответствовать линии тока, а поверхностям равного потенциала – поверхности равных напряжений.
Для исследования распределения потенциала в стационарных электрических полях тока используют зонды, вводимые внутрь поля. Зондом является тонкий металлический стержень, хорошо изолированный по всей длине кроме конца.
Эксперимент значительно упростится, если проводить исследование плоского стационарного поля тока. Потенциалы измеряются при помощи зонда на поверхности токопроводящей пластины, а в качестве слабопроводящей среды для плоских моделей может служить электропроводящая бумага. Это обыкновенная бумага с нанесенным на нее поверхность слоем сажи или графита.
СХЕМА ЦЕПИ
1 – токопроводящая бумага;
2 – шины различной формы;
3 – мультиметр;
4 – источник питания.
ХОД РАБОТЫ
1. С помощью соединительных проводов подключим к шинам источник питания.
2. Под руководством лаборанта замкнем цепь.
3. Установим один из щупов авометра на одной из шин и произведем измерение потенциала во всех точках системы.
4. Нанесем полученные значения на бумагу и соединим плавными линиями точки, в которых значения потенциалов совпадает, получив тем самым линии равного потенциала.
5. Построим линии напряженности, проведя кривые перпендикулярные эквипотенциальным линиям.