 |
Описание экспериментальной установки
|
|
|
|
Установка для проведения исследования представляет собой плоскую ванну, в которую наливается электролит (вода). В ванну помещают электроды различной формы: плоские, цилиндрические и т.д. (рис. 4). Электроды соединяют с источником тока. Таким образом, в электролите возникает поле, которое подлежит исследованию.
Для построения эквипотенциальных поверхностей необходимо определить потенциалы точек и координаты этих точек. Поэтому в схему включают вольтметр одной клеммой к электроду, а другой клеммой - к зонду с тонким наконечником (как показано на рис. 4).
а)
б)
Рис. 4
На дне ванны расположена координатная сетка для нахождения координат искомых точек. При помещении зонда в электролит, например, в точку 
, вольтметр покажет разность потенциалов 
. Меняя положение зонда, можно найти еще ряд точек 
, для которых вольтметр покажет такую же разность потенциалов:
и при этом
,
т.е. точки 
должны принадлежать одной эквипотенциальной поверхности (при тонком слое электролита точки принадлежат эквипотенциальной линии). Определив координаты точек 
и 
, можно перенести их на миллиметровую бумагу и построить эквипотенциаль.
Порядок выполнения работы
Исследование однородного поля, созданного между двумя параллельными пластинами – электродами
1. Опустите в ванну с электролитом плоские электроды 1 и 2 и установите их строго параллельно между собой.
2. Соедините клеммы на электродах с источником питания, подключите вольтметр одним концом к электроду, а другим - к зонду.
3. Запишите координаты электродов и оцените расстояние между ними.
4. Поставьте строго вертикально острие зонда около электрода 1 на расстоянии от него примерно в 1/5 расстояния между электродами. Если, например, расстояние между параллельными электродами равно 40 см, то зонд можно поместить на расстоянии» 8 см от первого электрода.
|
|
|
5. Запишите координаты точки, в которой потенциал поля равен 
.
6.Перемещая зонд вдоль электрода, найдите еще ряд точек (не менее 5), потенциалы которых равны , и запишите их координаты в таблицу 1.
7.Повторите эксперимент еще 3 раза, помещая электрод в точки, отстоящие от электрода 1 на расстояние в 2, 3 и 4 раза больше, чем в пункте 4.
8. Занесите полученные результаты (значения 
и соответствующие им координаты точек эквипотенциалей) в таблицу 1.
9. Покажите на миллиметровой бумаге положение электродов и по координатам нанесите точки, потенциал которых равен , затем точки с потенциалом 
и т.д.
10. Проведите между точками линии (эквипотенциали) так, чтобы точки потенциала оказались как можно ближе к своей эквипотенциали.
11. Вычислите напряженность электрического поля в трех промежутках между эквипотенциалями для одного значения координаты х, предполагая в данном случая однородность электростатического поля, по формуле Е = Δφ/Δ у и результаты запишите в таблицу 1.
12. Исходя из свойств ортогональности, постройте на схеме силовые линии поля. Эти линии должны начинаться на положительно заряженном и заканчиваться на отрицательно заряженном электроде. (Помните, что линия напряженности пересекает каждую эквипотенциаль под прямым углом).
13. Определите численное значение вектора напряженности 
, используя связь между напряженностью и потенциалом для области электростатического поля между каждыми двумя соседними эквипотенциалями.
Таблица 1
Поле для плоских параллельных электродов
| Потенциал | j1 = B | j2 = B | j3 = B | j4 = B | ||||
| Координаты | x, (см) | y, (см) | x, (см) | y, (см) | x, (см) | y, (см) | x, (см) | y, (см) |
|
|
|
|
|
|
