Порядок выполнения работы

Задание 1. Исследование ноля, образованного плоским конденсатором

1.)Соединить провода на планшете для конденсатора.

2.)Включить питание.

3.)Один из зондов установить в точку А как показано на рис.5, а другим отыскивать точки, для которых ток, проходящий через гальванометр, равен нулю. Координаты них точек занести в таблицу № 1 (отыскан, не менее 10 точек).

4.)Аналогично повторить пункт 3 для неподвижных точек. В и С.

5.) Построить эквипотенциальные линии путем соединения найденных точек равного потенциала.

6.) Построить силовые линии напряженности электростатического ноля, которая пересекает эквипотенциальные линии в каждой точке под углом 90°. т.е. строятся ортогонально по отношению к эквипотенциальным линиям.

7.) О характеризировать электростатическое поле конденсатора на основе построенных силовых линии напряженности.

8.) Сделать выводы из полученных результатов.

Задание 2. Исследование поля, образованного точечным зарядом

1) Собрать схему на планшете для точечного заряда.

2) Аналогично, как в первом задании, повторить все пункты, начиная со второго.

Задание 3. Исследование поля, образованного диполем.

1) Собрать схему на планшете с диполем (смотреть рис.5).

2) Повторить пункты первого задания, начиная со второго.

Контрольные вопросы

1.Что такое электростатическое поле?

2.Дать определение напряженности электростатического поля

3.Что такое разность потенциалов и физический смысл?

4.Дать физическое толкование потенциала электростатического поля.

5.Что такое эквипотенциальная поверхность и силовые линии электростатического поля ?

6.В чем измеряется потенциал и напряженность электрического поля?

7.Могут ли пересекаться силовые линии напряженности электрического поля?

8.Что такое электрический диполь?

Лабораторная работа 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВА

МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИИ

Цель работы

Ознакомление с методом компенсации напряжений и измерение ЭДС элемента.

Приборы и принадлежности

Батарея с известным и неизвестным ЭДС гальванометр, реохорда.

Теоретическое введение

Для существования электрическою тока необходимо в цепи такое устройство, которое может создать и поддерживать разность потенциалов за счет работы сил неэлектрического происхождения. Такие устройства называются источниками тока. .Силы неэлектрического происхождения, действующие на заряды со стороны источника тока, называются сторонними. Природа сторонних сил может быть различной (механической, химической, тепловой и др.). Например, в гальванических элементах разность потенциалов возникает за счет энергии химических реакций. Сторонние силы совершают работу по перемещению электрических запилов по замкнутой цепи. Физическая величина, определяемая работой, совершаемая сторонними силами при перемещении единичного, положительного заряда называется электродвижущей силой (ЭДС) s. Из вышесказанного можно записать:

(1)

Сторонняя сила действующая на единичный, положительный

заряд может быть выражено формулой:

(2)

где напряженность поля сторонних сил. Работа сторонних сил по перемещению заряда на участке цепи A - В равна:

(3)

Разделив соотношение (3) на получим выражение для ЭДС. действующее в цепи на участке АВ

(4)

Если по замкнутому контуру течет постоянный электрический ток, тогда согласно чакону Ома для полной цепи имеем:

(5)

где е - ЭДС. величина электрического тока: r - внутреннее сопротивление источника.

Из формулы (5) следует. Что при увеличении внешнего сопротивления, когда сила тока в цепи уменьшается, напряжение во внешней части цепи растет, приближаясь по своему значению к ЭДС источника. Когда во внешней пени ток будет равен то падение напряжения в цепи будет равно ЭДС на клеммах источника, т.е. Потому для измерения ЭДС источника применяют метод компенсации. Метод компенсации заключается в том, что подлежащее измерению ЭДС компенсируется известным напряжением, при этом ток, протекающий через исследуемый источник равен нулю. К достоинствам метода компенсации относится:

1) возможность получения высокой точности измерений величины

ЭДС:

2) отсутствие влияния внутреннего сопротивления элемента на результаты измерения ЭДС, так как определение ЭДС производится при отсутствии тока в цепи измеряемого элемента

Принципиальная электрическая схема компенсационного метода изображена на рис.1. Падение напряжения U во всей реохорде должно быть больше, чем ЭДС исследуемого элемента . Исследуемый источник ЭДС одним полюсом присоединен в точке А. а другим - через гальванометр G и резистор R к движку реохорды D.

Компенсация ЭДС исследуемого элемента возможно только в том случае, если вспомогательная батарея и исследуемый элемент включены одноименными полюсами навстречу друг другу.

Рассмотрим замкнутый контур (рис. 2) состоящий из

гальванометра. ЭДС активною сопротивления (r) и реохорды (АВ). в этом случае всегда можно подобрать такую точку С (см. рис.2) на участке реохорды АС при котором стрелка гальванометра установится на нуль. т.е. для контура можно записать:

(6)

Это значит, по падение напряжения на участке АС реохорды, создаваемое, источником тока компенсирует ЭДС исследуемого

элемента Заменив исследуемый элемент на источник с известной ЭДС и перемещая контакт С. можно найти такую точку С, при которой выражение (6) будет иметь вид:

(7)

Если в ветви ток отсутствует, то ток, протекающий по

участку АН остается неизмененным, т.е. (постоянным). Разделив выражение (6) на (7) получим:

(8)

Для калиброванной проволоки сопротивление участков

пропорционально их длинам, и поэтому где и

соответственно, длины участков АС при известной ЭДС е и АС неизвестном ЭДС .Следовательно, выражение (7) будет иметь

следующий вид:

(9)

По известной ЭДС и экспериментально найденным значения и по формуле (9) вычислим искомую величину ЭДС исследуемого элемент а.