Изучение электростатического поля с помощью электролитической ванны. Баландина Л.И - 1 стр.

        Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана
                       Л. И. Баландина, В. И. Васюков, Г. В. Подгузов.
                      ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
                     С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ВАННЫ
        Методические указания к лабораторной работе Э-1 по курсу «Общая физика»
                               Под редакцией М. Б. Челнокова.
                                        Москва, 1992
      Описаны основные характеристики электростатического поля а также методика их изме-
      рения с помощью электролитической ванны
      Для студентов 2-го курса всех специальностей МГТУ им Н.Э. Баумана

Цель работы - изучить метод моделирования электростатических полей в электролитической
ванне; построить эквипотенциальные и силовые линии заданного электрического поля; ознако-
миться с изменением этого поля при внесении в него проводников.
                                   ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Характеристики электростатического поля
Электростатическое поле является частным случаем электромагнитного поля. Оно создается
заряженными телами, когда эти тела и заряды на них неподвижны. Электростатическое поле в
                                                           !
каждой его точке характеризуется вектором напряженности E и потенциалом φ- Напряжен-
                             !
ность электрического поля E является его силовой характеристикой и определяется как отно-
              !
шение силы F , с которой поле действует на внесенный в данную точку поля положительный
заряд q0, к величине этого заряда:
                                                    !
                                                !  F
                                                E=                                   (1)
                                                   q0
Потенциал φ электростатического поля - это энергетическая характеристика данного поля, чис-
ленно равная работе А, которую совершают силы этого поля при перемещении единичного то-
чечного положительного заряда q0 из заданной точки поля в бесконечность:
                                             ϕ= A                                    (2)
                                                q0
В общем случае при перемещении в электрическом поле точечного заряда q из 1-й точки во 2-
ю, потенциалы которых равны соответственно φ1 и φ2, совершаемая силами этого поля работа
определяется по формуле
                                    A12=q(φ1- φ2)                                    (3)
В электростатическом поле работа при перемещении заряда не зависит от пути, по которому
движется заряд, а определяется лишь начальным (1-м) и конечным (2-м) положениями заряда.
Поле, отвечающее этому условию, принято называть потенциальным.
Работа, совершаемая силами поля над зарядом q при перемещении его из 1-й точки во 2-ю, мо-
жет быть вычислена также по формуле

                                        ∫(        )           (       )
                                        2   ! !       2   ! !
                               A 12 =       F , d l = ∫ q E, d l ,                   (4)
                                        1                 1
     !
где d l - элементарное перемещение заряда q.
Сравнивая формулы (3) и (4), приходим к соотношению

                                                          (       )
                                              2 !   !                                (5)
                                   ϕ1 − ϕ 2 = ∫ E, d l
                                                      1
При обходе замкнутого контура, в соответствии с (5), получим

                                    ∫ (E , d l ) = 0
                                            !     !
                                                                                     (6)
                                        L