Физика. Лабораторная работа №1. “Изучение характеристик электростатического поля”. Вариант 6

Лабораторная работа № 1

«Изучение характеристик электростатического поля»

Цель работы:

1. Изобразить графически сечение эквипотенциальных поверхностей электростатического поля, созданного заданной конфигурацией электрических зарядов
2. Используя изображение эквипотенциальных поверхностей, построить силовые линии электростатического поля заданной конфигурации зарядов
3. При помощи полученной картины силовых и эквипотенциальных линий проверить спра-ведливость формулы связи напряжённости электрического поля с его потенциалом.

Задание на эксперимент

Задание № 1. Исследование электростатического поля между двумя заряженными элек-тродами одинаковой геометрической формы.

1. Запустите программу-симулятор лабораторной установки и выберите первый вариант расположения электродов (рисунок 8).
2. В качестве подвижного электрода-зонда используется курсор мыши. Проведите курсором над координатной сеткой и убедитесь, что цифровой вольтметр реагирует на перемеще-ние зонда.
3. Установите курсор мыши на левый край горизонтальной линии и плавно ведите по ней слева направо, глядя на цифровой вольтметр. Как только он покажет целое значение по-тенциала – щелкните эту точку левой кнопкой мыши. Координаты точки и измеренный потенциал электрического поля в ней будут автоматически занесены в таблицу. Если вы неудачно щелкнули точку, сотрите запись из таблицы, нажав на кнопку «Удалить».
4. Продолжайте вести зонд вдоль той же самой линии слева направо до края ванны, отме-чая точки с другими целыми значениям потенциалов, если они имеются.
5. Закончив сканирование целочисленных потенциалов вдоль одной горизонтальной линии, переходите к следующей. С целью экономии времени разрешается сканировать горизон-тальные линии через одну: либо все – нечётные, либо все – чётные. При заполнении таб-лицы большим количеством записей в ней автоматически появится вертикальная полоса прокрутки.
6. Создайте в электронном отчёте по лабораторной работе таблицу № 1 и вручную перене-сите в неё все данные из таблицы в программе-симуляторе. Количество столбцов таблицы № 1 подбирается в зависимости от количества произведённых измерений.
7. Заготовьте в электронном отчёте координатную сетку дна электролитической ванны размерами 16 * 20 см, а также зарисуйте положение неподвижных электродов ванны и укажите их полярность. Тщательно соблюдайте масштаб и конфигурацию электродов. Для создания рисунков можно использовать стандартные средства рисования из про-граммного пакета Microsoft Office Word. Вы также можете использовать любое знакомое вам лицензионное программное обеспечение для работы с графикой. В этом случае гото-вый рисунок передаётся в отчёт через буфер обмена операционной системы. Разрешается вставлять в отчёт сканированное изображение, выполненное вручную на бумаге.
8. Зарисуйте эквипотенциальные линии исследуемого поля, соединяя между собой все точ-ки с одинаковыми значениями потенциала.
9. Пользуясь свойством взаимного расположения силовых и эквипотенциальных линий, по-стройте на этом же рисунке силовые линии исследуемого электрического поля. Количе-ство линий должно быть достаточным, чтобы на рисунке не оставалось неисследованных участков электрического поля.
10. Вычислите по формуле (22) значение напряжённости электрического поля в трёх точках электролитической ванны согласно таблице № 3 вариантов задания.
11. Сравните между собой численные значения напряжённости электрического поля в иссле-дуемых точках. Сделайте вывод о соответствии густоты расположения силовых линий и абсолютной величине напряжённости электрического поля.
12. Определите направление силовых линий с помощью формулы (19) и понятия градиента потенциала. Проверьте полученный результат, определив направление силовых линий ещё раз по известной полярности электродов ванны. Сравните полученные результаты и сделайте вывод о справедливости формул связи напряжённости электрического поля с его потенциалом (19), (20).

Задание № 2. Исследование электростатического поля между двумя заряженными элек-тродами различной геометрической формы.

1. Запустите программу-симулятор лабораторной установки, если она не запущена, и выбе-рите второй вариант расположения электродов (рисунок 9).
2. В качестве подвижного электрода-зонда используется курсор мыши. Проведите курсором над координатной сеткой и убедитесь, что цифровой вольтметр реагирует на перемеще-ние зонда.
3. Установите курсор мыши на левый край горизонтальной линии и плавно ведите по ней слева направо, глядя на цифровой вольтметр. Как только он покажет целое значение по-тенциала – щелкните эту точку левой кнопкой мыши. Координаты точки и измеренный потенциал электрического поля в ней будут автоматически занесены в таблицу. Если вы неудачно щелкнули точку, сотрите запись из таблицы, нажав на кнопку «Удалить».
4. Продолжайте вести зонд вдоль той же самой линии слева направо до края ванны, отме-чая точки с другими целыми значениям потенциалов, если они имеются.
5. Закончив сканирование целочисленных потенциалов вдоль одной горизонтальной линии, переходите к следующей. С целью экономии времени разрешается сканировать горизон-тальные линии через одну: либо все – нечётные, либо все – чётные. При заполнении таб-лицы большим количеством записей в ней автоматически появится вертикальная полоса прокрутки.
6. Создайте в электронном отчёте по лабораторной работе таблицу № 2 и вручную перене-сите в неё все данные из таблицы в программе-симуляторе. Количество столбцов таблицы № 2 подбирается в зависимости от количества произведённых измерений.
7. Заготовьте в электронном отчёте координатную сетку дна электролитической ванны размерами 16 * 20 см, а также зарисуйте положение неподвижных электродов ванны и укажите их полярность. Тщательно соблюдайте масштаб и конфигурацию электродов. Для создания рисунков можно использовать стандартные средства рисования из про-граммного пакета Microsoft Office Word. Вы также можете использовать любое знакомое вам лицензионное программное обеспечение для работы с графикой. В этом случае гото-вый рисунок передаётся в отчёт через буфер обмена операционной системы. Разрешается вставлять в отчёт сканированное изображение, выполненное вручную на бумаге.
8. Зарисуйте эквипотенциальные линии исследуемого поля, соединяя между собой все точ-ки с одинаковыми значениями потенциала.
9. Пользуясь свойством взаимного расположения силовых и эквипотенциальных линий, по-стройте на этом же рисунке силовые линии исследуемого электрического поля. Количе-ство линий должно быть достаточным, чтобы на рисунке не оставалось неисследованных участков электрического поля.
10. Вычислите по формуле (22) значение напряжённости электрического поля в трёх точках электролитической ванны согласно таблице № 3 вариантов задания.
11. Сравните между собой численные значения напряжённости электрического поля в иссле-дуемых точках. Сделайте вывод о соответствии густоты расположения силовых линий и абсолютной величине напряжённости электрического поля.
12. Определите направление силовых линий с помощью формулы (19) и понятия градиента потенциала. Проверьте полученный результат, определив направление силовых линий ещё раз по известной полярности электродов ванны. Сравните полученные результаты и сделайте вывод о справедливости формул связи напряжённости электрического поля с его потенциалом (19), (20).

Уважаемый слушатель, дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физика
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 09.01.2019
Рецензия: Уважаемый ................................,

Стрельцов Александр Иванович