Подготовка к выполнению работы

Перед выполнением работы следует изучить следующие вопросы:

 

3.1 Электрическое поле и его характеристики: напряженность и потенциал. Графическое изображение поля. Эквипотенциальные поверхности. [1] — §5, 6, 8, [2] — §5, 7, 10, 12.

3.2 Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Связь между на­пряженностью и потенциалом электрического поля. [1] — §8, [2] — §9, 11.

3.3 Теорема Гаусса для электростатического поля. [1] — §13, [2] — §8.

3.4 Проводник в электрическом поле. Поле внутри замкнутой проводящей оболочки, помещенной в электрическое поле. Экранирование. [1] — §25, 26, [2] —§21,22.

 

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Установка представляет собой прямоугольную ванну с водой, в которую погружены два неподвижных электрода различной формы Э₁ и Э₂. Электроды присоединены к источнику постоянного низковольтного напряжения ИН. Также имеется подвижный электрод З, с помощью которого студент исследует распределение потенциала в ванночке между электродами.

Рис. 4

 

ЗАДАНИЕ

В работе требуется получить графическое изображение электростатического поля при различных положениях электродов. Для этого на тетрадном листе начертите сечение ванны и разграфите его, как и дно ванны, укажите расположение электродов. Размер ванночки, форму и размер электродов предпочтительно рисовать в масштабе 1:1. Затем, после выполнения указанных ниже операций, нанесите на этот лист сечения эквипотенциальных поверхностей и силовые линии поля.

5.1 Подключите установку с закрепленными, погруженными в воду электро­дами к источнику постоянного напряжения (левая часть стенда), согласно Рис. 4.

5.2 Установите предел измерения вольтметра — 10 В. Подайте на электроды напряжение 10 В и переключите вольтметр на режим работы с зондом.

5.3 Прижмите зонд к дну ванны — вольтметр должен показать напряжение между одним из электродов и данной точкой. Принимая потенциал этого электрода за нуль, с помощью вольтметра определите потенциал данной точки.

5.4 Перемещая зонд по дну ванны, найдите точку с потенциалом 1-2 В. Затем перемещая зонд на небольшое, порядка 1 см, расстояние, найдите соседнюю точку с таким же потенциалом и так далее. Определенные таким образом точки перенесите на приготовленный лист, соедините точки линиями и подпишите значения потенциала. Аналогичные измерения проделайте для потенциалов 3,... 9 В. Эквипотенциальные линии должны начинаться и кончаться у краев ванны.

5.5 В ванну положите замкнутый проводник в виде прямоугольника или круга и проведите измерения, указанные в пункте 5.4. Исследуйте поле снаружи и внутри замкнутого проводника. Результаты измерения изобразите на новом листе.

5.6 На листах с изображением эквипотенциальных линий нанесите силовые линии поля с учетом масштаба. Оцените в нескольких точках с помощью формулы (13) величину напряженности электрического поля. Укажите полярность электродов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определения электростатического поля и его характеристик.

2. Изобразите силовые линии и эквипотенциальные линии поля точечного заряда.

3. Оцените величину силы, действующую на электрон, помещенный в некоторую точку вашего исследуемого поля.

4. Рассчитайте работу по перемещению электрона между двумя точками в исследуемом поле.

5. Сформулируйте теорему Гаусса для электростатического поля.

6. С помощью теоремы Гаусса и формулы (13) докажите, что потенциал внутри замкнутого проводника, помещенного в электрическое поле, постоянен.

7. С помощью теоремы Гаусса рассчитайте электрическое поле равномерно заряженных нити и плоскости.

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Савельев И.В. Курс общей физики, том 2, 1978.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, том 2, 1970.

ЗАДАЧИ

1. Два точечных заряда, находясь в воздухе (ε₁=1) на расстоянии друг от друга, взаимодействуют с некоторой силой. На каком расстоянии нужно поместить эти заряды в масле (ε₂=5), чтобы получить ту же силу взаимодействия?

 

2. Во сколько раз сила гравитационного притяжения между двумя протонами меньше силы их электростатического отталкивания? Заряд протона равен по модулю и противоположен по знаку заряду электрона. Гравитационная постоянная G=6.67 ·10^-11 .

3. Найти напряженность Е электрического поля в точке, лежащей посередине между точечными зарядами q₁=8 нКл и q₂=-6 нКл. Расстояние между зарядами r=10см, ε=1.

 

4. В вершинах квадрата со стороной 5см находятся одинаковые положительные заряды q =2 нКл. Определите напряженность электростатического поля: 1) в центе квадрата; 2) в середине одной из сторон квадрата.

 

5. В центр квадрата, в каждой вершине которого находится заряд q = 2.33 нКл, помещен отрицательный заряд . Найти этот заряд, если на каждый заряд q действует результирующая сила F =0.

 

6. С какой силой электрическое поле заряженной бесконечной плоскости действует на единицу длины заряженной бесконечно длинной нити, помещенной в это поле? Линейная плотность заряда на нити τ=3 , и поверхностная плотность заряда на плоскости σ=20 .

 

7. Найти силу F, действующую на заряд q = 2 нКл, если заряд помещен на расстоянии r=2см от заряженной нити с линейной плотностью заряда τ= 0.2 . Диэлектрическая проницаемость среды ε=6.

 

8. Найти силу F, действующую на заряд q=2 нКл, если заряд помещен на расстоянии r =2 см в поле заряженной плоскости с поверхностной плотностью заряда σ=20 . Диэлектрическая проницаемость среды ε=6.

9. Найти силу F, действующую на заряд q =2 нКл, если заряд помещен на расстоянии r=2 см от поверхности заряженного шара с радиусом R= 2 см и поверхностной плотностью заряда σ=20 . Диэлектрическая проницаемость среды ε=6.

 

10. На металлической сфере радиусом 15 см находится заряд q=2 нКл. Определите напряженность Е электростатического поля на расстоянии r=10 см от центра сферы. Постройте график зависимости Е(r).

 

Работа 3.3

«ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТЫ ВЫХОДА ЭЛЕКТРОНА ИЗ МЕТАЛЛА»

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

1. Исследовать вольтамперные характеристики вакуумного диода.

2. Определить работу выхода электронов из материала катода вакуумного диода.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: