Описание установки.

Установка состоит из следующих основных узлов: ( рис. №1.)

1. ванна, 2. пантограф, 3. стол, 5. деревянное основание, 6. регулируемые по высоте опоры, 7. подставка, на которой установлена выполненная из оргстекла ванна (подставка с помощью специального упора может наклоняться под углом 10 к плоскости основания), 8. два зажима, перемещающиеся по направляющим подставки вдоль ванны, 9. ручки, закрепляющие зажимы, 10. концы стержней,11, 12. ручки со сменными электродами, которые за счет цангового зажима (13) могут перемещаться поперек ванны. На другом конце стержней имеются ручки (14) для подсоединения концов монтажных проводов (15).

Пантограф (2) прибора расположен на столе (4) и на одном конце стержня имеется щуп (16) с электродом, помещенном в ванну, а на другом конце – карандаш (17). Стол оборудован прижимом (18), с помощью которого закрепляется лист бумаги. На столе (4) установлен пульт с лицевой панелью, на которой нанесена принципиальная схема прибора и расположены клеммы (19) для подсоединения концов монтажных проводов, тумблеры (20) и держатель предохранителя (21).

Принципиальная схема представлена на рис.3.

Для создания электрического поля ванна заполняется электролитом – слаба подкисленной водой, в который погружаются два электрода. На зажимы электродов от пульта управления подается напряжение. Линии равных потенциалов находятся с помощью щупа, погруженного в электролит. С помощью карандаша на листе бумаги, закрепленном на столе, наносится картина электрического поля в виде линии равного потенциала. Элементы управления прибора и устройство для подключения его в сеть смонтированы на панели пульта управления. Напряжение от сети подводится, соответственно, к зажимам с индексом 127 или 220 В (одна клемма общая) и включается тумблером Т₁. Концы от реостата-реохорда (со средней точкой), гальванометр и щупа подводятся к соответствующим зажимам. С помощью тумблера Т₂ увеличивается или уменьшается чувствительность схемы. При этом заданный эквипотенциал сначала находится в положении «точно». Определяемая щупом эквипотенциал задается с помощью реохорда-реостата, потенциалы со щупа и реостата подаются на фазовый дискриминатор, где они сравниваются по амплитуде и фазе, а также регистрируются гальванометром, включенном на выходе фазового дискриминатора. При нахождении щупа на линии равного потенциала, стрелка гальванометра занимает нулевое положение. Устанавливая движок реостата в разные положения, можно зафиксировать необходимое количество эквипотенциальных линий, которое можно получить на данной установке определяется дискретностью установочного реостата.

Измерения.

1. Закрепить в зажимах медные пластины – электроды и подсоединить их проводниками в клеммах Э₁ и Э₂, выведенным на панель пульта управления.

2. Установить ванну так, чтобы дно ванны было горизонтальным, а электроды вертикальными (рис.1). Снизу электроды должны соприкасаться с дном, а сверху – несколько выступать над водой. Установка ванны производится по уровню с помощью установочных винтов. Измерительный зонд располагается в ванну вертикально. Погружать его можно на любую глубину, т.к. в плоском поле потенциал постоянен

3. вдоль любой вертикальной линии. Подумаете, зачем нужно выполнять указанные правила юстировки прибора.

4. Подсоединить зонд к клемме «щуп» на панели.

5. Гальванометр подсоединить к клеммам «гальванометр»

6. Реостат подсоединить к клеммам «реохорд» ( нижние клеммы реостата – к клемма Э₁ и Э₂, среднюю клемму реостата – к клемме «Ср»).

7. Вольтметр переменного тока подсоединить к клеммам реостата (нижней или средней) или к клеммам «Ср» и «Э₁» или «Э₂» панели.

8. Включить трансформатор в сеть 220 В (подсоединить клеммы 220 В к электрораспределительному щитку).

9. Включить установку тумблером Т₁.

10. При помощи реостата установить определенное значение потенциала, фиксируемое вольтметром.

11. Меняя положение зонда, добиться того, чтобы стрелка гальванометра показывала минимальное отклонение. Добиться точного нулевого значения трудно по двум причинам: во-первых, ни электролитическая ванна, ни потенциометр не являются чисто омическими сопротивлениями. Сдвиг фаз, возникающий между напряжениями на зонде и на движке потенциометра, мешает точной балансировке. Во-вторых, при измерениях на переменном токе промышленной частоты неизбежны наводки на измерительную аппаратуру с проводов, проходящих в комнате. Эти наводки обычно сдвинуты по фазе относительно подаваемого сигнала. Их присутствие искажает результаты опыта и не дает возможности свести к нулю измеряемый сигнал.

12. Отменить положение этой точки на листе бумаги при помощи карандаша. Записать показания потенциала.

13. Меняя положение зонда, найти положение эквипотенциальной поверхности, проходящей через найденную точку, т.е. геометрическое положение точек, потенциал которых равен потенциалу движка реостата.

14. При помощи движка реостата установить следующее значение потенциала. Проделать задания, указанные п.п. 10-12.

15. Таким образом построить пять-восемь эквипотенциальных поверхностей.

16. Построить график зависимости: U = f (d).

17. Убедиться, что между пластинами плоского конденсатора потенциал линейно изменяется с расстоянием, отсчитанного от одного из электродов. U – Потенциал, d – расстояние между пластинами.

18. Измерения проделать для разных расстояний между электродами.

19. Заменить плоские электроды на сферические. Аналогично снять картину потенциальных линий для сферического конденсатора.