Лабораторный практикум по электричеству и магнетизму. Ч. 1. Алейников Н.М - 4 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

4
с обратным знаком . Силовые линии поля всегда ортогональны к
эквипотенциальным поверхностям . Градиент скалярной функции V(x,y) есть
производная Е =–dV/dr по некоторому направлению r , вдоль которого функция
V изменяется с наибольшей скоростью . Таким образом , по распределению по -
тенциала можно определить значение напряженности в произвольной точке
поля , заменяя производную отношением конечных приращений Е ≈–∆ V/∆ r, где
∆V – шаг потенциала , ∆r – расстояние между соседними эквипотенциалями.
Методика работы
В проводящей среде электростатическое поле существовать не может , т.е.
напряженность поля внутри проводника Е =0. Поэтому потенциал во всех точ-
ках проводника V (x,y,z)=const. Это явление называется экранировкой. По этой
причине обычным вольтметром нельзя измерять разности потенциалов в
электростатическом поле, т.к. вольтметр, несмотря на его большое
электрическое сопротивление, является проводником по отношению к
непроводящей среде.
Сложности электростатических измерений привели к разработке особого
метода изучения электростатических полей . Этод метод основан на
искусственном воспроизведении поля стационарных токов в проводящей
среде, эквивалентного электростатическому полю неподвижных зарядов.
Замена поля неподвижных зарядов полем стационарных токов позволяет
использовать обычные токоизмерительные приборы .
Измерять и производить расчеты для потенциалов легче, чем для
напряженностей , т.к. потенциал – скалярная величина, а напряженость –
векторная . Поэтому в данной работе экспериментально определяют
распределение потенциалов, а затем получают изображение поля линиями
напряженности, ортогональными к линиям равного потенциала.
В настоящей работе применяется зондовый метод . На рис. приведена
принципиальная схема измерений . В исследуемую точку поля вносится
измерительный электрод – зонд З , такой, чтобы минимально нарушал
исследуемое поле. Зонд соединяется проводником с измерительным прибором
Г, по показаниям которого определяют потенциал зонда по отношению к
потенциалу электрода А, принятого за начало отсчета. В качестве
А
Б
З
К
П
Г
И
220 В
                                        4
с обратны м з наком . Силовы е линии поля всегд а ортогональны к
эквипотенциальны м поверхностя м . Град иент скаля рной ф ункции V(x,y) есть
произ вод ная Е =–dV/dr по некотором у направлению r, вд олькоторого ф ункция
V из м еня ется с наибольш ей скоростью. Т аким образ ом , по распред елению по-
тенциала м ож но опред елить з начение напря ж енности в произ вольной точке
поля , з ам еня я произ вод ную отнош ением конечны х приращ ений Е ≈–∆ V/∆ r, гд е
∆ V – ш аг потенциала, ∆ r – расстоя нием еж д у сосед ним и эквипотенциаля м и.

М етодика работы
     В провод я щ ей сред еэлектростатическоеполесущ ествовать нем ож ет, т.е.
напря ж енность поля внутри провод ника Е =0. Поэтом у потенциал во всех точ-
ках провод ника V(x,y,z)=const. Это я вление наз ы вается экранировкой. По этой
причине обы чны м вольтм етром нельз я из м еря ть раз ности потенциалов в
электростатическом поле, т.к. вольтм етр, несм отря на его больш ое
электрическое сопротивление, я вля ется провод ником по отнош ению к
непровод я щ ей сред е.
     Слож ности электростатических из м ерений привели к раз работке особого
м етод а из учения электростатических полей. Этод м етод основан на
искусственном воспроиз вед ении поля стационарны х токов в провод я щ ей
сред е, эквивалентного электростатическом у полю непод виж ны х з аря д ов.
Зам ена поля непод виж ны х з аря д ов полем стационарны х токов поз воля ет
использ оватьобы чны етокоиз м ерительны еприборы .
     И з м еря ть и произ вод ить расчеты д ля потенциалов легче, чем д ля
напря ж енностей, т.к. потенциал – скаля рная величина, а напря ж еность –
векторная . Поэтом у в д анной работе эксперим ентально опред еля ют
распред еление потенциалов, а з атем получают из ображ ение поля линия м и
напря ж енности, ортогональны м и к линия м равного потенциала.
     В настоя щ ей работе прим еня ется з онд овы й м етод . Н а рис. привед ена
принципиальная схем а из м ерений. В исслед уем ую точку поля вносится



                                                          Б
                                                                   З
      220 В     И                                  Г
                              К

                         П                                     А


из м ерительны й электрод – з онд З, такой, чтобы м иним ально наруш ал
исслед уем оеполе. Зонд соед иня ется провод ником с из м ерительны м прибором
Г, по показ ания м которого опред еля ют потенциал з онд а по отнош ению к
потенциалу электрод а А, приня того з а начало отсчета. В качестве

Страницы