Электростатикалық өрісті зерттеу

Зертхана 3.2

ЭЛЕКТРОСТАТИКАЛЫҚ ЕРІСТІ ЗЕРТТЕУ

Жұмыс мақсаты

1) электростатикалық өрістің жазық үлгісінде берілген потенциалдың нүктелерін тәжірибе жүзінде анықтау;

2) эквипотенциал және өріс сызықтарын салу;

3) тәжірибелік зерттеу нәтижелері бойынша егістік сипаттамаларын есептеу.

Эксперименттік орнату диаграммасы

Орнату және өлшеу техникасының сипаттамасы

Қондырғының электр тізбегі тұрақты ЭҚК көзінен қоректенеді; схема K кілтімен жабылады. R1 реостаты қондырғыға жеткізілетін тұрақты ток кернеуін U реттеу үшін пайдаланылады, ал вольтметр осы кернеудің көрсетілген мәнін басқару үшін қолданылады.

Реоход R – миллиметрлік бөлімдері бар ағаш сызғыш, оның осі бойымен тұрақты көлденең қимасы және белгілі ұзындығы lcd біртекті металл өткізгіші созылған. Өткізгіш бойымен қозғалатын e контактісін жылжытуға болады.Тізбек жабылған кезде өткізгіш арқылы I ток өтеді; Ом заңына сәйкес

[pic 2],

мұндағы R = Rcd – өткізгіш кедергісі. Аймақтағы кернеу бірдей

[pic 3],          (1)

мұндағы Rce – осы қиманың кедергісі.

Әлбетте, көздің «минусына» тікелей қосылған реохордадағы нүкте ең төменгі потенциалға ие. Егер бұл нүктенің потенциалын нөлге тең алсақ (j c = 0), онда d нүктесінің потенциалы U-ға, ал қозғалатын контактінің потенциалы (e нүктесі) j e = Uce болады. Көлденең қимасы тұрақты біртекті өткізгіштің кедергісі оның ұзындығына тура пропорционал екенін ескере отырып, қатынасты (1) түрінде қайта жазуға болады.

[pic 4] ,                 (2)

мұндағы lce – реохорданың бөлімдерімен анықталатын ce қимасының ұзындығы (оның масштабының басы с нүктесімен сәйкес келуі керек).

Электростатикалық өріс моделі М – диэлектрлік пластинаға желімделген және координаталық тормен қапталған электр өткізгіш қағаз. Қағазға реохорданың с нүктесіне қысқа тұйықталған металдан жасалған а («–») электроды және d нүктесіне қосылған b электроды («+») басылады. Осылайша, тізбек жабылған кезде электродтық потенциалдар тең болады:   ==0;  == U. Тұрақты потенциалдар айырмасы болған кезде қағаз арқылы тұрақты ток өтеді. Сондықтан үлгі өрісі электростатикалық емес. Дегенмен, модель нүктелеріндегі потенциалдардың таралуы стационарлық (уақыт бойынша тұрақты) және электростатикалық өрісте пайда болатыннан ерекшеленбейді. Сондықтан бұл өріс электростатикалықты модельдейді және электродтар арасында өткізгіштің (қағаздың) болуы оның әртүрлі нүктелерінің потенциалдарын өлшеуге мүмкіндік береді.[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

        Модельдегі нүктелердің потенциалдарын анықтау үшін, дәлірек айтқанда, берілген потенциалы бар ондағы нүктелерді іздеу үшін электр тізбегінің e3 бөлімі қолданылады. Оның негізгі элементі гальванометр G - әртүрлі бағытта ағып жатқан шағын токтарды анықтауға (және қажет болған жағдайда өлшеуге) арналған құрылғы. Гальванометрдің қысқыштарының бірі реохорданың қозғалатын контактісіне (е нүктесі), ал екіншісіне металл зонд Z қосылған.Тізбек тұйық және е нүктесінің потенциалы белгілі деп алайық. Модельдің а электродына зондпен тигізсеңіз, онда гальванометр арқылы e-ден z-ге дейін бағытта ток өтеді, өйткені  >  = 0. Егер зонд b электродқа тисе, онда ток бағыты қарама-қарсы болады, өйткені  <  = U. Модельдің ерікті түрде таңдалған нүктесінің потенциалы  0 < j < U шегінде жатыр. Әлбетте, электродтар арасында потенциалы j =  болатын нүктелер болады (осы нүктелердің жиыны бір мәнді білдіреді). эквипотенциал сызығы – эквипотенциал бетінің үлгі жазықтығы бойынша кесіндісі). Зондты модельдің айналасында жылжыту арқылы сіз осы нүктелердің бірін «сезуге» болады; бұл жағдайда e3 бөліміндегі потенциалдар айырымы, демек гальванометр арқылы өтетін ток нөлге тең болады. Бұл модель өрісінде берілген потенциалдың нүктелерін іздеу; Құрылғының атауы осы жерден шыққан - «нөлдік гальванометр». Координаталық тордың болуы табылған нүктелерді сызбаға (графикалық қағазға) салуға және оларды біріктіріп, эквипотенциал сызығын салуға мүмкіндік береді. Реохордтың қозғалатын контактісінің орнын өзгерту және (2) формуласы арқылы e нүктесінің потенциалының жаңа мәндерін есептеу арқылы тең потенциалды бірнеше сызықтардың тобын алуға болады. Бұл, біріншіден, өріс сызықтарын бейнелеуге мүмкіндік береді; екіншіден, кез келген нүктедегі өріс кернеулігінің мәнін есептеңіз.[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]