Исследование электрического поля плоского конденсатора

[pic 1]

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1

Исследование электрического поля плоского конденсатора

Выполнил: студент гр.                ТХН-20                                        Жданова К.Е.        

        (шифр группы)        (подпись)        (Ф.И.О.)

Оценка:        

Дата:        

Проверил

руководитель работы:                                                                       

                       (должность)                             (подпись)                (Ф.И.О.)                    

Санкт-Петербург

2021

1. Цель работы

Измерение напряженности электрического поля плоского конденсатора в зависимости от напряжения и расстояния между пластинами, определение электроемкости плоского конденсатора.

1. Краткое теоретическое содержание

Явление, изучаемое в работе: напряженность электрического поля, электроемкость.

Определения основных физических понятий, объектов, процессов и величин:

Электростатические поля (ЭСП) — поля неподвижных электрических зарядов.

Однородное электрическое поле  — электростатическое поле, во всех точках которого напряженность одинакова по величине и направлению.

Силовые линии (линии напряженности электрического поля) — линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряженности в данной точке.

Эквипотенциальная поверхность — геометрическое место точек электростатического поля, имеющих одинаковый потенциал.

Конденсатор — это устройство, предназначенное для накопления заряда и энергии электрического поля

Потенциал ϕ электростатического поля — скалярная величина, определяемая потенциальной энергией W единичного положительного заряда q, помещенного в эту точку. Другими словами, потенциал есть отношение работы сил поля по перемещению заряда из данной точки поля на бесконечность, отнесенной к величине переносимого заряда.

[pic 2]

Напряженность ЭСП — векторная величина, определяемая отношением силы [pic 3], действующей на точечный заряд q, к величине этого заряда, измеряется в вольтах на метр (В/м). Напряженность является силовой характеристикой поля.

[pic 4]

Электроемкость – физическая величина, равная отношению заряда конденсатора Q к разности потенциалов между его обкладками U, причем под зарядом конденсатора Q понимают заряд одной из его пластин. Электроемкость характеризует способность проводника накапливать электрический заряд. Измеряется в фарадах (Ф) или Кл/В.

[pic 5]

Законы и соотношения, использованные при выводе расчетной формулы:

Напряжённость – силовая характеристика поля, напряженность электрического поля [pic 6] и потенциал ϕ связаны между собой соотношением

[pic 7]                                                          

[pic 8].

В однородном электрическом поле напряженность равна:

[pic 9],                                                  

где U – напряжение между точками поля, которые находятся на расстоянии Δx; Ex – проекция [pic 10] на ось x.

Напряженность электрического поля между пластинами плоского конденсатора, находящимися на расстоянии d, можно определить по формуле:

[pic 11],                                                          

где U –  напряжение, подводимое на пластины конденсатора.