Послідовність виконання роботи

Завдання 1 Дослідити область домінування поля меншого за величиною із двох заданих зарядів.

1. Для деякої заданої викладачем відстані l = 100 між двома зарядами q₁ і q₂ (значення взяти із таблиці варіантів) знайти на осі 0Х точки, для яких напруженості поля кожного із зарядів однакові за величиною, тобто Е₁ = Е₂.

Таблиця 42.1 – Варіанти завдань

Варіанти	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
q1	1	1	1	1	1	2	2	2	-2	-2	-2	-1	-1
q2	3	4	5	6	7	7	6	5	5	6	7	5	6

2. Знайти рівняння кривої у(х), для якої виконується умова Е₁ (х,у) = Е₂(х,у).

3. Запустити програму “El-pole” і отримати за її допомогою картину силових ліній результуючого поля для даних двох зарядів (див. пункт 1).

4. Роздрукувати її і побудувати на ній криву (коло) за рівнянням, отриманим в пункті 2.

5. Побудувати кілька еквіпотенціальних ліній. Зробити аналіз отриманих результатів.

Завдання 2. Візуалізація електростатичного поля декількох зарядів за допомогою силових ліній та еквіпотенціальних поверхонь.

1. Для 3 – 7 різних зарядів отримати на моніторі картину силових ліній системи електричних зарядів і проаналізувати її ( область максимальних і мінімальних значень напруженості, області максимальних градієнтів напруженості…).

2. Роздрукувати отриману картину силових ліній та побудувати на ній еквіпотенціальну лінію, починаючи з довільно вибраної (або заданої викладачем) точки поля.

Контрольні запитання

1. Що таке електростатичне поле?

2. Що називається напруженістю електричного поля?

3. Що таке силові лінії електричного поля?

4. Які властивості силових ліній електричного поля і для чого вони використовуються ?

5. Сформулюйте принцип суперпозиції.

6. Що таке еквіпотенціальні лінії (поверхні) і як вони співвідносяться із силовими лініями?

Література:

6. І.Є.Лопатинський. Курс фізики. Фізика для інженерів. – Л.: „Бескид Біт”, 2002.

7. І.М.Кучерук, В.П.Дущенко. Загальна фізика. Т.: 1. – К.: „Вища школа”, 1987 – 1991.

8. Г.Ф.Бушок і ін. Курс фізики. Кн. 1. – К.: Либідь, 2001.

9. І.М.Кучерук, І.Т.Горбачук, П.П.Луцик. Загальний курс фізики. Т.: 1. – К.: „Техніка”, 2001.

10. Т.И.Трофимова. Курс физики. – М.: “Высшая школа”, 1990.

В-45 Дослідження корисної потужності і коефіцієнта корисної дії джерела струму

Мета: експериментально дослідити залежність корисної потужності і коефіцієнта корисної дії джерела від сили струму.

Прилади і матеріали: досліджувана батарея акумуляторів, реостат, реостат на 50-100 Ом, амперметр, вольтметр, ключ.

Теоретичні відомості

Основними експлуатаційними характеристиками джерел струму є електрорушійна сила E, внутрішній опір r_i, максимально допустимий струм I_m та максимальна потужність P_m, яку може розвивати дане джерело. У процесі експлуатації, як правило, нас цікавить потужність

P=IE (45.1)

і коефіцієнт корисної дії

(45.2)

джерела, де P_к – корисна потужність, яку споживають приймачі електричної енергії. Потужність і К.К.Д. істотно залежать від навантаження джерела, тобто від струму, що протікає в колі. Тому постає питання про вигідні умови експлуатації джерела, зокрема про максимальну віддачу потужності для приймачів, про забезпечення вищого К.К.Д. Корисна потужність:

. (45.3)

З формули бачимо, що корисна потужність є складною функцією сили струму. Графік цієї функції – відрізок параболи (для P_к > 0) (рисунок 45.1). Дослідивши функцію P_к(I) на екстремум, знаходимо:

. (45.4)

Отже, джерело віддаватиме максимальну потужність тоді, коли опір приймачів дорівнюватиме внутрішньому опору джерела. Цей важливий висновок завжди враховують, коли розраховують електричні мережі.

К.К.Д. джерела:

(45.5)

є спадною лінійною функцією струму і коли I=I_m (за максимальної потужності) η=0,5.

На практиці часто виникає потреба постачати енергію для споживачів за напруги, яка повинна мати цілком певне значення U₀. Тому, враховуючи втрати напруги на лінії і в самому джерелі, слід відповідним чином розраховувати опір лінії.

В лабораторній роботі послідовно з джерелом струму підключено додатковий реостат з опором r, який моделює опір передаючої лінії, захищає джерело струму від перевантаження та сприяє максимальній віддачі потужності навантаженню.