Лабораторная работа №1 по дисциплине: Физика (часть 1). Изучение характеристик электростатического поля. Для всех вариантов. 2020 год

Лабораторная работа № 1

«Изучение характеристик электростатического поля»

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).

Контрольные вопросы

1. Электрическое поле, его основные физические свойства. Электростатическое поле.
2. Основные параметры электрического поля: напряжённость и потенциал, связь между ни-ми (с выводом).
3. Потенциал электрического поля, разность потенциалов, электрическое напряжение. Связь между этими физическими величинами.
4. Схема лабораторной установки.
5. Силовые и эквипотенциальные линии. Доказательство их взаимной перпендикулярности в каждой точке поля.

Уважаемый студент дистанционного обучения,
Оценена Ваша работа по предмету: Физика (часть 1)
Вид работы: Лабораторная работа 1
Оценка: Зачет
Дата оценки: 18.12.2020
Рецензия: Уважаемый..........................................,

Стрельцов Александр Иванович