НУ “Львівська політехніка” Кафедра фізики Лабораторія електрична / ЗВІТ про виконання лабораторної роботи № 1 Назва роботи: “Вивчення основних властивостей електростатичного поля” Мета роботи: Вивчити основні закономірності електростатичного поля методом його моделювання і експериментальної побудови кривих однакового потенціалу і силових ліній поля між різнойменно зарядженими електродами різної конфігурації. Прилади і матеріали: Пристрій для закріплення електропровідного паперу, набір електродів, гальванометр, два провідники з металевими наконечниками (зондами). Короткі теоретичні відомості, виведення робочої формули: Взаємодія електричних зарядів. Закон Кулона Закон Кулона: Сила взаємодії двох точкових зарядів прямо пропорційна добутку величин цих зарядів і обернено пропорційна квадратові відстані між ними, тобто:
де k – коефіцієнт пропорційності.
( - діелектрична проникність середовища,
- електрична стала.. Напруженість електричного поля Напруженість
електричного поля є його силовою характеристикою, оскільки вона чисельно дорівнює силі
, яка діє на одиничний додатній точковий заряд, розміщений в даній точці поля. Напрям вектора
в даній точці простору співпадає з напрямком сили
, яка діє на додатній пробний заряд, вміщений у цю точку.
Якщо електричне поле створюється нерухомим точковим зарядом q, то напруженість поля в точці, яка віддалена від цього заряду на відстань r, дорівнюватиме:
Електричне поле можна графічно зобразити за допомогою ліній напруженості, які називаються силовими лініями. Їх проводять таким чином, щоб дотична до них у кожній точці співпадала з напрямом вектора
. Силові лінії електричного поля починаються на додатному заряді і закінчуються на від’ємному або радіально розходяться в безмежність. / Фізична величина, яка чисельно дорівнює потенціальній енергії, яку має одиничний додатний заряд, вміщений в певну точку електростатичного поля, називається потенціалом поля в цій точці. Потенціал є енергетичною характеристикою поля:
Потенціал електростатичного поля створеного системою зарядів, в довільній точці поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів, створених кожним із зарядів в цій точці:
Геометричне місце точок однакового потенціалу називають еквіпотенціальною поверхнею. Циркуляція вектора напруженості вздовж замкнутого контуру:
Теорема Остроградського-Гауса та її застосування Потік вектора напруженості електростатичного поля
через довільну замкнену поверхню S дорівнює алгебраїчній сумі зарядів, які обмежені цією поверхнею, поділеній на електричну постійну (0:
Основні характеристики приладів: На дерев’яній підставці 1 розташовано одну круглу комірку а, і дві прямокутні комірки б і в. У цих комірках відповідно закріплені електроди: в комірці а – точковий електрод 3 і круглий електрод 2; у комірці б – два прямокутних електроди 4 і 5 і в комірці в – два точкових електроди 6 і 7. На ці електроди та всю поверхню комірки зверху накладається електропровідний папір 8. Для забезпечення надійного електричного контакту папір повинен щільно прилягати до електродів. Між електродами у кожній комірці створюють різницю потенціалів, під єднавши електроди до джерела постійної напруги 24 В. Для вимірювання різниці потенціалів використовують гальванометр G, до якого під’єднані гнучкі провідники з металевими наконечниками (зондами) 9 і 10. Прикладаючи зонди до двох точок електропровідного паперу, можна за допомогою гальванометра виміряти різницю потенціалів
між цими точками. Якщо різниця потенціалів між даними точками дорівнює нулю, то стрілка гальванометра буде знаходитись напроти нульової поділки. Графіки: / Аналіз результатів та висновки: На даній лабораторній роботі я вивчив основні закономірності електростатичного поля методом його моделювання і експериментальної побудови кривих однакового потенціалу і силових ліній поля між різнойменно зарядженими електродами різної конфігурації.