Задание 2. Исследование поля цилиндрического конденсатора

Соберите электрическую цепь по схеме на рис.4. Постройте линии равного потенциала и силовые линии для цилиндрического конденсатора аналогично тому, как это сделано для плоского конденсатора (пункты 2 - 8). Вдоль одной из силовых линий проведите измерения расстояний Dr.

Занесите результаты измерений в табл. 2.

Постройте график зависимости ∆φ от ∆r (очевидно, что эта зависимость не будет линейной, так как в этом случае поле неоднородное).

Рис. 4. Электрическая схема для исследования поля

цилиндрического конденсатора.

Таблица 2

Номер линии	ji,В	Dji ,В	Dхi ,м
1 - 5

Задания для отчета

1. Электрическое поле и его характеристики. Графическое изображение электрического поля. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности.

2. Связь между напряженностью и потенциалом электрического поля.

3. Напряженность поля точечного заряда. Потенциал поля точечного заряда.

4. Принцип суперпозиции для напряженности и потенциала электрического поля.

5. Теорема Гаусса и ее применение для расчета напряженности электрического поля бесконечной равномерно заряженной плоскости, двух и более плоскостей; бесконечной равномерно заряженной нити, цилиндра; равномерно заряженной сферы, объемно заряженного шара.

6. Схема экспериментальной установки и порядок построения линий равного потенциала.

7. Метод наименьших квадратов для построения линейных экспериментальных зависимостей.

8. Три концентрические сферы радиусами R, 2R, 3R имеют за- ряды +q, +2q, -3q соответственно. Определить потенциал каждой сферы.

9. Внутри полой тонкостенной проводящей сферы радиусом R находится другая концентрическая сфера радиусом r (r < R). Большой сфере сообщили за ряд Q, малой – заряд q. Определить потенциалы сфер.

10. Металлический заряженный шар радиусом R₁ помещен в центре проводящей сферической оболочки, внутренний и внешний радиусы которой соответственно равны R₂ и R₃. Заряд шара Q. Напишите выражения и постройте график зависимости напряженности поля E и потенциала φ от расстояния r от центра шара.

Лабораторная работа № 3 измерение емкости конденсатора и диэлектрической проницаемости

Цель работы: познакомиться с методом измерения емкости конденсатора.

Приборы и принадлежности: генератор низкой частоты, вольтметр (осциллограф), набор сопротивлений и емкостей, набор диэлектрических пластин и модуль МО-З.

Краткая теория

Плоский конденсатор состоит из двух (или более) металлических пластин, между которыми находится диэлектрик с диэлектрической проницаемостью ε. Емкость конденсатора есть отношение заряда q на обкладках конденсатора к той разности потенциалов U, которую этот заряд сообщает конденсатору.

(1)

Емкость плоского конденсатора (2)

(2)

где ε₀ = 8,85·10^-12 Ф/м, S - площадь поверхности обкладки конденсатора, d - расстояние между обкладками, ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика между обкладками.