Физика, лабораторная работа №1, вариант №5. Изучение характеристик электростатического поля

Задание №1.
В работе требуется получить графическое изображение электростатического поля при двух различных вариантах расположения электродов. Для создания отчета необходимо скопировать координатную сетку с изображенными на ней электродами. При этом можно копировать с экрана, или нарисовать сетку и электроды, используя стандартный графический редактор, или просто на тетрадном листе начертите сечение ванны и нанесите на него координатную сетку, укажите расположение электродов. Размер ванночки, форму и размер электродов предпочтительно рисовать в масштабе 1:1. Затем, после выполнения указанных ниже операций, нанесите на этот лист сечения эквипотенциальных поверхностей и силовые линии поля.
1 Выберите 1 вариант расположения электродов.
2 Установите курсор в некоторую точку ванны — вольтметр должен показать напряжение между отрицательным электродом и данной точкой. Принимая потенциал этого электрода за нуль, с помощью вольтметра определите потенциал данной точки.
3 Перемещая зонд по дну ванны, найдите точку с потенциалом 2 В ( точность измерений должна быть не хуже 0,02В). Щелкните левой кнопкой мыши. При этом в таблице отобразится потенциал и координаты данной точки.
4 Затем перемещая зонд на небольшое, порядка 1 см, расстояние, найдите соседнюю точку с таким же потенциалом и так далее.
5 Потенциалы и координаты найденных точек отобразите в таблице экспериментальных результатов. Минимальное количество точек для одной линии: 5.
Таблица 1 результаты эксперимента для варианта 1
Потенциал, В Координаты точек
 No1 No2 No3 No4 No5 No6 No7
 X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см X, см Y, см
              
6 Определенные таким образом точки перенесите на приготовленный лист, соедините точки плавными линиями и подпишите значения потенциала. Эквипотенциальные линии должны начинаться и кончаться у краев ванны.
7 Аналогичные измерения проделайте для потенциалов 3,4,5,6,7 и 8 В. Таким образом, Вы должны получить 7 эквипотенциальных линий.
8 Выберите 2 вариант расположения электродов. Повторите действия с п.5.2 по п.5.7
9 На листах с изображением эквипотенциальных линий нанесите силовые линии поля с учетом масштаба. При изображении силовых линий обязательно руководствуйтесь свойствами силовых линий (стр. 7 теоретического введения). В каждом вариант расположения электродов должно быть как минимум 5 силовых линий. Чертежи вставьте в отчет.
10 Оцените в заданных точках с помощью формулы (14) величину напряженности электрического поля. Поскольку координатная ось ОХ расположена слева направо, то потенциалом φ2 будет обладать линия, расположенная правее данной точки, а потенциалом φ1 будет обладать линия, расположенная левее. Знак получившейся проекции будет указывать на направление силовой линии относительно оси ОХ. Укажите полярность электродов, помня, что потенциал отрицательно заряженного электрода принимается равным нулю.

11 Сделайте выводы по результатам работы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дайте определение электростатического поля. Сформулируйте основное свойство электрического поля, отличающее его от других полей.
2. Напряженность электрического поля: определение, формула расчета для точечного заряда, принцип суперпозиции, силовые линии, их свойства.
3. Потенциал электростатического поля: определение, разность потенциалов, принцип суперпозиции, эквипотенциальные поверхности.
4. Взаимосвязь напряженности и потенциала. Взаимное расположение силовых линий и эквипотенциальных поверхностей (с доказательством).
5. Оцените величину силы, действующей на электрон, помещенный в точку B в обоих случаях расположения электродов. Как направлена сила?
6. Рассчитайте работу по перемещению электрона между точками A и C в исследуемом поле. Какими силами совершается работа в первом и во втором случае?
7. Могут ли пересекаться эквипотенциальные поверхности? Ответ аргументировать.

проверена 25.11.2025 Зачет