Описание аппаратуры и порядок выполнения работы

Прибор для исследований состоит из четырехугольной ванны на дне которой помещена координатная сетка и два электрода Э.

Ванна на 3 – 4 мм заполняется слегка подсоленной водой. вода имеет незначительную проводимость по сравнению с металлическими электродами, поэтому поверхность электродов Э можно считать поверхностью равного потенциала.

Для определения точек равного потенциала применяют щуп, выполненный в виде иглы. Щуп соединен через нульгальванометр с вольтметром. Равенство нулю показаний нульгальванометра означает, что щуп находится на эквипотенциальной линии. При этом потенциал линии равен значению, которое показывает вольтметр.

Построение и изучение картины электростатического поля проводится следующим образом:

1. Предварительно заготовьте один двойной тетрадный лист, линованный в клетку, который и будет Вашим протоколом выполнения лабораторной работы. На лист нанесите координатную сетку и положение электродов Э₁ и Э₂, как это имеет место в ванночке прибора.

2. После проверки схемы преподавателем или лаборантом включите источник напряжения; установите движком реостата заданное преподавателем показание вольтметра .

3. Перемещая щуп по осевой линии, соединяющей центры электродов, найдите такую точку, где стрелка гальванометра стоит на нуле. На координатной сетке отметьте эту точку. Ей соответствует значение потенциала .

4. Опустите щуп вниз от этой точки на 5–10 мм. Перемещайте его по линии, параллельной осевой, до тех пор, пока стрелка гальванометра вновь установится на нуле. Это будет вторая точка с тем же потенциалом и т.д.

5. Повторяя пункт 4, найдите все возможные точки равного (одинакового) потенциала вокруг электрода Э₁.

6. По полученным точкам постройте плавную кривую, которая и будет эквипотенциальной линией с потенциалом , проведите к ним силовые линии (рис. 3).

7. Установите движком реостата показание вольтметра и повторите опыт, находя вторую эквипотенциальную линию, потенциал которой задается преподавателем. Повторите опыты 3–6 для других значений потенциалов.

8. Зная, что силовые линии нормальны к эквипотенциальным линиям, укажите примерное расположение силовых линий.

Вопросы для самопроверки к работе №11

1. Какие существуют электрические заряды?

2. Напишите закон Кулона.

3. Что называется электростатическим полем?

4. Дайте определение основным характеристикам электростатического поля: напряжённости и потенциала.

5. В чём состоит принцип суперпозиции?

6. Что такое эквипотенциальные поверхности?

7. Чему равна работа по перемещению заряда в электростатическом поле?

Список рекомендуемой литературы

3. Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики. – М.: Высшая школа, 2009.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2010.

Материально–техническое обеспечение

1. Установка для лабораторной работы по электричеству и магнетизму «Исследование электростатического поля».

2. Программа для моделирования лабораторной работы на компьютере.

Лабораторная работа №14

«Определение удельного сопротивления проводника»

1. Краткая теория

Если линейный проводник длиной и площадью поперечного сеченияизготовлен из однородного материала, то его сопротивления определяется по формуле

(1)

а сопротивление может быть экспериментально найдено из закона Ома:

, (2)

где – напряжение на концах исследуемого проводника, а– сила тока в проводника.

Для того, чтобы определить удельное сопротивление проводника, необходимо собрать электрическую цепь, схема которой изображена на рис.1.

Между точками «а» и «в» включена проволока из исследуемого материала. Если диаметр проволоки постоянен по всей длине, то площадь ее поперечного сечения

(3)

В данной работе мм

Их соотношений (1) – (3) для расчета удельного сопротивления получается расчетная формула:

(4)

Для проверки формулы (1), отражающей зависимость сопротивления проволоки от ее длины , определяют сопротивление проволокипо формуле (2) при разных длинахи строят график зависимости– (рис.2)

Поскольку проволока однородна () и имеет одинаковое поперечное сечение по всей длине (), то экспериментальные точки должны ложиться на прямую, проходящую через начало координат (рис.2)