ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Основные теоретические сведения

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Лабораторная работа №1

По дисциплине: «Физика»

Тема: “Изучение характеристик электростатического поля”

Выполнил:

Группа:

Проверил: Грищенко И.В.

Новосибирск, 2008

Цель работы

Исследовать электростатическое поле, графически изобразить сечение эквипотенциальных поверхностей и силовые линии для некоторых конфигураций поля.

Основные теоретические сведения

Любое заряженное тело создает в пространстве вокруг себя электромагнитное поле и взаимодействует с внешним электромагнитным полем. Поле, создаваемое неподвижными зарядами, называется электростатическим. Электростатическое поле в каждой точке пространства характеризуется двумя величинами: напряженностью и потенциалом.

Напряжённость (векторная величина) - силовая характеристика поля, численно равная силе, действующей на единичный положительный точечный заряд, помещенный в данную точку поля:

, (1)

Потенциал (скалярная величина) - энергетическая характеристика электрического поля, численно равная потенциальной энергии единичного точечного положительного заряда, помещенного в данную точку поля:

, (2)

Введение понятий потенциала и потенциальной энергии заряда в электрическом поле связано с тем, что работа по перемещению заряда в электрическом поле не зависит от траектории перемещения, а определяется лишь начальным и конечным положением заряда. Физический же смысл несёт величина - разность потенциалов. Разность потенциалов связана с работой сил электрического поля по перемещению точечного заряда, которая определяется разностью потенциалов начальной и конечной точек:

, (3)

где j₁ и j₂ - потенциалы начальной и конечной точек положения заряда q.

На практике для вычисления напряженности электрического поля легче рассчитать скалярную величину - потенциал, а затем вычислить вектор напряженности электрического поля. Если электрическое поле однородно и обладает аксиальной или центральной симметрией, то его напряжённость вычисляется по формуле:

, (4)

где r- направление изменения электрического поля.

На графиках электростатическое поле изображается в виде силовых линий и эквипотенциальных поверхностей.

Эквипотенциальные поверхности- поверхности, во всех точках которых потенциал имеет одинаковое значение.

Силовые линии электрического поля проводятся таким образом, чтобы касательная к силовой линии в данной точке совпадала с направлением вектора напряженности электрического поля в данной точке, а число силовых линий, приходящихся на единичную перпендикулярную к ним площадку, равнялось модулю вектора E.

Эквипотенциальные поверхности проводятся так, чтобы разность потенциалов между соседними поверхностями была бы для всех поверхностей одинаковой. Тогда по густоте эквипотенциальных поверхностей можно судить о значении напряженности поля в разных точках. Величина напряженности больше там, где эквипотенциальные поверхности расположены ближе друг к другу.

Работа по перемещению заряда вдоль эквипотенциальной поверхности равна нулю, поэтому вектор напряженности электрического поля перпендикулярен эквипотенциальной поверхности в каждой точке и направлен в сторону уменьшения потенциала.

На рисунке 1 представлена схема лабораторной установки, которая представляет собой прямоугольную ванну с электролитом. В ванну погружены два электрода. Электроды присоединены к источнику постоянного низковольтного напряжения. Один из электродов через вольтметр связан с подвижным зондом. Вольтметр показывает напряжение между отрицательно заряженным электродом и точкой в ванне, в которую помещен зонд.