Практикум по электричеству и магнетизму - 11 стр.

UptoLike

11
Включаются такие приборы для измерений одной общей клеммой
и второй - по выбору , в зависимости от предполагаемой величины
напряжения (тока и т.д .). Если же измеряемая величина напряжения
неизвестна, то подсоединяют клемму с максимальным значением , чтобы
прибор не сгорел. Цена деления зависит от того , как подключен прибор.
РАБОТА 3
ИЗУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ
Приборы и принадлежности: электролитическая ванна, набор
электродов, зонд, вольтметр, реостат, пантограф, листы бумаги .
Краткая теория
Электрические заряды создают в окружающем их пространстве
электрическое поле, которое действует с некоторой силой F на любой заряд
q , помещенный в произвольную точку поля , что и является основным
признаком наличия поля . Если заряды-источники поля неподвижны, то
говорят об электростатическом поле.
Основной количественной характеристикой электрического поля (его
силовой характеристикой) является напряженность Е векторная
величина, определяемая как отношение силы F, действующей на заряд q,
помещенный в данную точку поля , к величине этого заряда:
q
F
E
r
r
= . (1)
Если электрическое поле , в котором находится заряд q, создано
другим зарядом Q, то сила F в (1) это сила кулоновского взаимодействия
этих двух зарядов:
2
0
4 r
Qq
F
επε
= , (2)
где r расстояние между зарядами, ε
0
= 8,8610
-12
КлВ
-1
м
-1
электрическая
постоянная, ε диэлектрическая проницаемость среды безразмерная
величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия между двумя
точечными зарядами в диэлектрической среде меньше чем сила их
взаимодействия в вакууме (для любого диэлектрика ε > 1, для вакуума ε = 1,
для воздуха ε ≅1). Из (1) и (2) следует , что напряженность поля точечного
заряда в вакууме описывается формулой:
2
0
4 r
Q
E
πε
= , (3)
и, как видно из (3), изменяется обратно пропорционально расстоянию от
заряда-источника поля.
Направление вектора Е в данной точке поля , очевидно, совпадает с
направлением силы, действующей на положительный заряд, находящийся в
этой точке.
В Международной системе единиц СИ напряженность электрического
поля измеряется в Вольтах на метр (В/м ).
                                              11
         Вклю ча ю т ся т а кие п риборы д ля изм ерен ий од н ой общ ей клем м ой
и второй - п о выбору , в за висим ост и от п ред п ола га ем ой величин ы
н а п ря ж ен ия (т ока и т.д .). Е сли ж е изм еря ем а я величин а н а п ря ж ен ия
н еизвест н а , т о п од соед ин я ю т клем м у с м а ксим а ль н ым зн а чен ием , чт обы
п риборн е сгорел. Ц ен а д елен ия за висит от того, ка к п од клю чен п рибор.

                                       Р А БО ТА № 3
              И ЗУ Ч Е Н И Е Э Л Е К Т Р О С Т А Т И Ч Е С К О ГО П О Л Я
     П риборы и п рин а д леж н ост и: электролит ическа я ва н н а ,                 н а бор
электрод ов, зон д , воль т м ет р, реост а т , п а н т огра ф , лист ы бу м а ги.

                                        Кратк аятеория
       Электрические за ря д ы созд а ю т в окру ж а ю щ ем их п ростра н ст ве
электрическое п оле, кот орое д ейст ву ет с н екот орой силой F н а лю бой за ря д
q , п ом ещ ен н ый в п роизволь н у ю точку п оля , чт о и я вля ет ся осн овн ым
п ризн а ком н а личия п оля . Е сли за ря д ы-ист очн ики п оля н еп од виж н ы, т о
говоря т об элек тростатич еск ом поле.
       Осн овн ой количест вен н ой х а ра кт ерист икой элект рического п оля (его
силовой х а ра кт ерист икой) я вля ет ся         напря ж енность Е – векторн а я
величин а , оп ред еля ем а я ка к от н ошен ие силы F, д ейст ву ю щ ей н а за ря д q,
п ом ещ ен н ый в д а н н у ю точку п оля , к величин е этого за ря д а :
                                           r
                                        r F
                                        E=            .                                  (1)
                                           q
       Е сли элект рическое п оле , в котором н а х од ит ся за ря д q, созд а н о
д ру гим за ря д ом Q, т о сила F в (1) – это сила ку лон овского вза им од ейст вия
                                               Qq
эт их д ву х за ря д ов:              F=                  ,                           (2)
                                            4πε 0εr 2
гд е r – ра сстоя н ие м еж д у за ря д а м и, ε0 = 8,86⋅10-12 К л⋅В -1⋅м -1 – электрическа я
п остоя н н а я , ε − д иэлект рическа я п рон ица ем ост ь сред ы – безра зм ерн а я
величин а , п ока зыва ю щ а я , во сколь ко ра з сила вза им од ейст вия м еж д у д ву м я
т очечн ым и за ря д а м и в д иэлект рической сред е м ен ь ше чем сила их
вза им од ействия в ва ку у м е (д ля лю бого д иэлект рика ε > 1, д ля ва ку у м а ε = 1,
д ля возд у х а ε ≅1). Из (1) и (2) след у ет , что н а п ря ж ен н ост ь п оля т очечн ого
                                                                          Q
за ря д а в ва ку у м е оп исыва ет ся ф орм у лой:              E=               ,     (3)
                                                                      4πε 0 r 2
и, ка к вид н о из (3), изм ен я ет ся обра т н о п роп орцион а ль н о ра сст оя н ию от
за ря д а -ист очн ика п оля .
         Н а п ра влен ие вект ора Е в д а н н ой точке п оля , очевид н о, совп а д а ет с
н а п ра влен ием силы, д ейст ву ю щ ей н а п олож ит ель н ый за ря д , н а х од я щ ийся в
этой точке.
         В М еж д у н а род н ой систем е ед ин иц С И н а п ря ж ен н ост ь электрического
п оля изм еря ет ся в Воль т а х н а м ет р(В/м ).